Cientistas no Academia Chinesa de Ciências‘O Instituto de Física (PIO) criou um método de fabricação prático, para todos os fins e em nível atômico, conhecido como espremer VDW para produzir metais 2D no limite de espessura de Angstrom. O Estudo foi publicado na revista Natureza.
Crédito da imagem: Vladimir Mulder/Shutterstock.com
O rápido avanço dos materiais bidimensionais (2D) desde a descoberta inovadora do grafeno em 2004 provocou uma nova onda de pesquisa básica e inovação tecnológica.
A maioria dos materiais 2D é restrita a cristais em camadas de van der Waals (VDW), embora quase 2.000 materiais 2D tenham sido teoricamente previstos e centenas tenham sido produzidos em ambientes de laboratório.
Os cientistas estão ansiosos por criar metais 2D atomicamente finos para ampliar a família de materiais 2D além das estruturas em camadas do VDW. Esses metais 2D ultrafinos também possibilitariam a investigação de novas arquiteturas de física e dispositivos.
Inúmeras tentativas foram feitas nos últimos anos para criar metais 2D, mas não foram bem-sucedidos na produção de metais 2D de grande porte, no limite atomicamente fino.
No processo de fabricação, os metais puros são derretidos e comprimidos sob alta pressão entre duas bigornas rígidas VDW. Os pesquisadores usaram essa técnica para criar uma variedade de metais 2D atomicamente finos, como BI (~ 6,3 Å), SN (~ 5,8 Å), Pb (~ 7,5 Å), em (~ 8,4 Å) e GA (~ 9,2 Å).
Dois MOS de cristalino único2 As monocamadas crescidas epitaxialmente em safira compõem os bigornos VDW. Por dois motivos, as bigornas são necessárias para produzir metais 2D. Primeiro, a espessura uniforme de metallic 2D em larga escala é garantida pela monocamada MOS2/Sapphire atomicamente plana, superfície livre de ligação.
Segundo, os metais 2D formados entre os dois bigornos podem se aproximar de seu limite de espessura de Angstrom porque a safira e a monocamada MOS2 Tenha módulos de Excessive Younger (> 300 GPa), que lhes permitem suportar pressões extremas.
Encapsulamento completo entre dois meses2 As monocamadas estabilizaram os metais 2D produzidos usando esse método, garantindo interfaces não ligadas e estabilidade ambiental. Essa estrutura facilitou a fabricação de dispositivos, fornecendo acesso às suas propriedades de transporte inerentes, que eram anteriormente inatingíveis.
As medições elétricas e espectroscópicas descobriram excelentes características físicas da monocamada BI. Isso incluiu novos modos fonon, um forte efeito de campo com comportamento do tipo P, grande condutividade do salão não linear e condutividade elétrica significativamente aumentada.
Esse método de fabricação de nível atômico VDW fornece uma abordagem flexível para criar vários metais 2D, além de permitir o controle preciso sobre sua espessura no nível atômico (por exemplo, monocamada, bicamada ou trilayer) ajustando a pressão de aperto. Essa técnica fornece possibilidades anteriormente inatingíveis para expor as características únicas dependentes da camada dos metais 2D.
De acordo com o professor Guangyu Zhang, o autor correspondente da IOP, a técnica de aperto VDW fornece um método de nível atômico eficiente para produzir ligas de metallic 2D, bem como compostos amorfos e outros compostos 2D não VDW.
Ele também apontou que essa abordagem fornece uma “visão brilhante” para vários novos dispositivos eletrônicos, quânticos e fotônicos. Ele sublinhou que há “muito espaço” para o crescimento futuro neste campo de estudo emergente.
Referência do diário:
Zhao, J., et al. (2025) Realização de metais 2D no limite de espessura Ångström. Natureza. doi.org/10.1038/s41586-025-08711-x.