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Cada cor nesta figura representa uma possível orientação dos cristais de borofeno em relação à superfície do substrato de Cu. Existem seis orientações possíveis para esses domínios. Crédito: Rongting Wu
O floco mais fino, apenas um átomo grosso, forneceu aos cientistas de Yale e do Laboratório Nacional de Brookhaven uma nova visão sobre um material promissor para a próxima geração de eletrônica de alta velocidade e uma série de aplicações práticas.
Folhas de boro, ou borofeno – um primo próximo de grafenoum material 200 vezes mais resistente que o aço e que prometia revolucionar a eletrónica — foram teorizados pela primeira vez em meados da década de 1990, mas a síntese do material tem desafiado os cientistas há quase uma década.
Esses materiais compostos, atomicamente finos com as maiores proporções superfície-massa, são valiosos para células solares e armazenamento de energia, e também estão acelerando o desenvolvimento dos menores e mais rápidos transistores, novas telas sensíveis ao toque, baterias e filtros de água.
O desafio tem sido como transformar estes elementos naturalmente abundantes em materiais tecnologicamente úteis.
Embora as potenciais propriedades eletrônicas e elásticas dos cristais de boro bidimensionais (2D) tenham despertado o interesse dos cientistas da área, a produção recente de flocos de borofeno era muito pequena para a fabricação de dispositivos, e sua estrutura “ajustável” permanece não comprovada.
Em um estudo publicado em 3 de dezembro em Nanotecnologia da Naturezacientistas do Instituto de Ciências Energéticas de Yale deram o próximo passo na modificação da estrutura cristalina do borofeno, cultivando cristais grandes, do tamanho de um dispositivo, de até 100 micrômetros quadrados em superfícies de cobre.
“Para a maioria dos outros materiais conhecidos, a sua estrutura está definida. Eles são impossíveis ou muito difíceis de se transformar de uma estrutura estável em outra, como transformar grafite natural em diamante, embora ambas sejam formas de carbono”, disse o cientista pesquisador de Yale, Adrian Gozar, autor sênior do estudo. “O borofeno tem propriedades excepcionais que agora podemos considerar estabilizar para literalmente inúmeras aplicações.”
Cálculos teóricos do estudante de graduação Stephen Eltinge e do professor de física aplicada Sohrab Ismail-Beigi indicam uma estrutura cristalina que consiste em uma nova rede triangular e uma interação entre borofeno e cobre que é caracterizada pela transferência eletrônica de carga. Eltinge e Ismail-Beigi são coautores do novo estudo.
Com o potencial do novo material para superar o grafeno em termos de elasticidade, resistência e condutividade, o trabalho preparou o terreno para a fabricação de dispositivos à base de borofeno e aproxima a ideia do borofeno como modelo para o desenvolvimento de materiais 2D artificiais, disseram os cientistas.
Referência: “Folhas monocristalinas de borofeno de grande área em superfícies de Cu (111)” por Rongting Wu, Ilya K. Drozdov, Stephen Eltinge, Percy Zahl, Sohrab Ismail-Beigi, Ivan Božović e Adrian Gozar, 3 de dezembro de 2018, Nanotecnologia da Natureza.
DOI: 10.1038/s41565-018-0317-6
Os outros autores do estudo são Rongting Wu de Yale, Stephen Eltinge e Sohrab Ismail-Beigi, e Ivan Božović, Ilya K. Drozdov e Percy Zahl do Laboratório Nacional de Brookhaven.