Nos últimos anos, os materiais de camada atômica plana ganharam atenção significativa devido a s perspectivas de construção de eletra´nicos de alta velocidade e baixa potaªncia. O mais conhecido entre esses materiais éo grafeno, uma única folha de a¡tomos de carbono. Uma das qualidades únicas dessa familia de materiais éque eles podem ser empilhados uns sobre os outros como pea§as de Lego para criar materiais eletra´nicos artificiais.

No entanto, embora essas heteroestruturas de van der Waals (vdW) sejam cra­ticas para muitos estudos cienta­ficos e aplicações tecnologiicas de materiais em camadas, ainda faltam manãtodos eficientes para a construção de diversas heteroestruturas de vdW.

Uma equipe de pesquisadores encontrou um manãtodo versa¡til para a construção de heteroestruturas vdW de alta qualidade. O trabalho éuma colaboração entre o laboratório de Davood Shahrjerdi , professor de Engenharia Elanãtrica e de Computadores da NYU Tandon School of Engineering e um membro do corpo docente da NYU WIRELESS ; um grupo liderado por Javad Shabani no Center for Quantum Phenomena, New York University; e Kenji Watanabe e Takashi Taniguchi do Instituto Nacional de Ciência dos Materiais, Japa£o. O estudo foi publicado esta semana na Nature Communications. 

Uma etapa crucial para a construção de heteroestruturas de grafeno vdW éa produção de grandes flocos de grafeno de monocamada em um substrato, um processo chamado "esfoliação" meca¢nica. A operação envolve a transferaªncia dos flocos de grafeno para um local de destino para a montagem da heteroestrutura vdW. Portanto, um substrato ideal tornaria possí­vel esfoliar eficientemente e consistentemente grandes flocos de grafeno de monocamada e subsequentemente libera¡-los sob demanda para a construção de uma heteroestrutura de vdW.

A equipe de pesquisa aplicou uma solução simples, mas elegante, para esse desafio, envolvendo o uso de um filme polimanãrico de dupla função com espessura abaixo de cinco nana´metros (menos de 1/1000 da largura de um cabelo humano). Essa modificação permite que eles “sintonizem” as propriedades do filme, de modo a promover a esfoliação do grafeno em monocamada. Então, para o conjunto do tipo Lego, eles dissolvem o filme polimanãrico embaixo do grafeno de monocamada usando uma gota de a¡gua, liberando grafeno do substrato.

"Nosso manãtodo de construção ésimples, de alto rendimento e generaliza¡vel para diferentes materiais em camadas", explicou Shahrjerdi. “Isso nos permitiu otimizar a etapa de esfoliação independentemente da etapa de transferaªncia de camada e vice-versa, resultando em dois resultados principais: um manãtodo de esfoliação consistente para a produção de grandes flocos de monocamada e uma transferaªncia de camada de alto rendimento de flocos esfoliados. Além disso, usando o grafeno como material modelo, estabelecemos ainda as nota¡veis ​​propriedades materiais e eletra´nicas das heteroestruturas resultantes. ”

A equipe incluiu os investigadores Zhujun Huang e Edoardo Cuniberto, Ph.D. estudantes da NYU Tandon; Abdullah Alharbi, da NYU Tandon, e a Cidade do Rei Abdulaziz para Ciência e Tecnologia, Riad, Ara¡bia Saudita; e William Mayer, pesquisador de pa³s-doutorado no Centro de Fena´menos Qua¢nticos da NYU.

A pesquisa foi apoiada por uma bolsa da National Science Foundation.

“A construção versa¡til das heteroestruturas de van der Waals usando um filme polimanãrico de dupla função” estãodispona­vel em https://www.nature.com/articles/s41467-020-16817-1 .