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Através de ângulos de torção mágicos e estados de energia únicos, é possível projetar materiais atomicamente finos feitos sob medida que poderiam ser inestimáveis para futuros eletrônicos. Agora, pesquisadores da Universidade Chalmers de Tecnologia, na Suécia, e da Universidade Regensburg, na Alemanha, lançaram luz sobre a dinâmica ultrarrápida desses novos materiais. Os resultados foram publicados recentemente na prestigiosa revista Nature Materials.
Cortesia Chalmers: Imagine que você está construindo uma célula solar com eficiência energética e super fina. Você tem um material que conduz corrente e outro que absorve luz. Portanto, você deve usar os dois materiais para obter as propriedades desejadas, e o resultado pode não ser tão fino quanto você esperava.
Agora imagine que você tem camadas atomicamente finas de cada material, que você coloca em cima umas das outras. Você gira uma camada em direção à outra em certa quantidade e, de repente, uma nova conexão é formada, com estados de energia especiais – conhecidos como excitons intercamados – que existem em ambas as camadas. Agora você tem seu material desejado em um nível atomicamente fino.
Ermin Malic, pesquisador da Chalmers University of Technology, em colaboração com colegas de pesquisa alemães em torno de Rupert Huber na Universidade de Regensburg, conseguiu mostrar a rapidez com que esses estados são formados e como eles podem ser sintonizados através de ângulos de torção. Empilhar e torcer materiais atomicamente finos como tijolos de Lego, em novos materiais conhecidos como “heteroestruturas”, é uma área de pesquisa que ainda está no começo.
“Essas heteroestruturas têm um tremendo potencial, já que podemos projetar materiais sob medida. A tecnologia poderia ser usada em células solares, eletrônica flexível e até possivelmente em computadores quânticos no futuro ”, diz Ermin Malic, professor do Departamento de Física da Chalmers.
Ermin Malic e seus alunos de doutorado Simon Ovesen e Samuel Brem colaboraram recentemente com pesquisadores da Universidade de Regensburg. O grupo sueco foi responsável pela parte teórica do projeto, enquanto os pesquisadores alemães realizaram os experimentos. Pela primeira vez, com a ajuda de métodos únicos, eles conseguiram revelar os segredos por trás da formação ultrarrápida e dinâmica de excitons intercamados em materiais heteroestruturados. Eles usaram dois lasers diferentes para acompanhar a seqüência de eventos. Ao torcer materiais atomicamente finos um em direção ao outro, eles demonstraram que é possível controlar a rapidez com que a dinâmica do exciton ocorre.
“Este campo emergente de pesquisa é igualmente fascinante e interessante para a academia, como é para a indústria”, diz Ermin Malic. Ele lidera o Centro de Grafeno Chalmers, que reúne pesquisa, educação e inovação em torno de grafeno, outros materiais atomicamente finos e heteroestruturas sob um guarda-chuva comum.
Esses tipos de materiais promissores são conhecidos como materiais bidimensionais (2D), pois consistem apenas em uma camada atomicamente fina. Devido às suas propriedades notáveis, eles são considerados como tendo grande potencial em vários campos da tecnologia. O grafeno, consistindo de uma única camada de átomos de carbono, é o exemplo mais conhecido. Ele está começando a ser aplicado na indústria, por exemplo, em detectores super rápidos e altamente sensíveis, dispositivos eletrônicos flexíveis e materiais multifuncionais nas indústrias automotiva, aeroespacial e de embalagens.
Mas o grafeno é apenas um dos muitos materiais 2D que podem ser de grande benefício para a nossa sociedade. Existe atualmente muita discussão sobre heteroestruturas consistindo de grafeno combinado com outros materiais 2D. Em pouco tempo, pesquisas sobre heteroestruturas fizeram grandes avanços, e a revista Nature publicou recentemente vários artigos inovadores neste campo de pesquisa.
Na Chalmers, vários grupos de pesquisa estão trabalhando na vanguarda do grafeno. O Centro de Grafeno agora está investindo em novas infra-estruturas para poder ampliar a área de pesquisa e incluir também outros materiais 2D e heteroestruturas.
“Queremos estabelecer um centro forte e dinâmico para materiais 2D aqui em Chalmers, para que possamos construir pontes para a indústria e garantir que nosso conhecimento beneficie a sociedade”, diz Ermin Malic.
Leia o artigo na Nature Materials: Transição ultrarrápida entre as fases do exciton em heteroestruturas de van der Waals
Leia o comunicado de imprensa em inglês da Universidade de Regensburg, na Alemanha
Para mais informações por favor entre em contato:
Ermin Malic, Professor Associado, Departamento de Física e Diretor do Centro de Grafeno, Chalmers University of Technology, Suécia, +46 31 772 32 63, +46 70 840 49 53, ermin.malic@chalmers.se
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