Novos insights sobre como as heteroestruturas de van der Waals gerenciam a incompatibilidade de rede em nanoescala
Na física bidimensional, materiais atomicamente finos (por exemplo, MoS₂, WS₂, WSe₂) são úteis para a eletrônica da próxima geração, como dispositivos flexíveis. Usando esses materiais, os cientistas podem criar heteroestruturas de van der Waals, onde diferentes materiais 2D são empilhados em camadas e mantidos juntos por forças intermoleculares fracas chamadas forças de van der Waals. As heteroestruturas combinam diferentes materiais para otimizar suas propriedades. Ao contrário dos monocristais, as heteroestruturas de van der Waals são mais flexíveis e menos propensas a defeitos. Eles também podem tolerar incompatibilidade de rede, onde os átomos entre as camadas não se alinham perfeitamente, embora isso deva ser controlado para evitar o acúmulo de tensão.
Neste trabalho, os pesquisadores estudaram dois sistemas: MoS₂ em WS₂, onde o espaçamento da rede corresponde estreitamente, e MoS₂ em WSe₂, onde há uma incompatibilidade maior. Quando as camadas se ajustam bem (MoS₂/WS₂), a camada superior comprime-se ligeiramente e a estrutura permanece bem alinhada. No entanto, quando as camadas não se ajustam bem (MoS₂/WSe₂), aparecem padrões moiré, que são padrões em grande escala causados por redes incompatíveis, e esses padrões tornam-se tortos e irregulares. Os pesquisadores descobriram que, em vez de formar defeitos, o materials alivia a tensão por meio de rotações locais e distorções da rede.
Estudos anteriores não explicaram claramente como a tensão é aliviada em escala atômica, se leva à formação de defeitos ou a mecanismos alternativos, ou como essas distorções variam entre regiões em nanoescala. Esta pesquisa ajuda os cientistas a compreender e controlar melhor o comportamento de materiais 2D empilhados, o que é importante para projetar futuros eletrônicos ultrafinos, dispositivos quânticos e tecnologias optoeletrônicas.
Quer saber mais sobre esse assunto?
Ajustando e explorando o acoplamento intercamadas em heteroestruturas bidimensionais de van der Waals por Chenyin Jiao et al. (2023)