Nanotecnologia

Duas estrelas da nanotecnologia unem-se em uma atração fatal

Duas estrelas da nanotecnologia unem-se em uma atração fatal
Os dois materiais se mesclaram com uma interface totalmente coesa, unidos unicamente pelas forças de van der Waals. [Imagem: Universidade do Kansas]

Estrelas da luz

Dois novos materiais estão no topo da lista de mais interessantes e mais pesquisados no campo da nanotecnologia, da eletrônica e das fontes alternativas de energia.

O mais conhecido, graças à concessão do Prêmio Nobel aos seus descobridores, é o grafeno. O outro é na verdade uma família de materiais conhecidos como calcogenetos amorfos, que incluem o dissulfeto de molibdênio (MoS2), ou molibdenita, e o dissulfeto de tungstênio (WS2).

Embora a molibdenita e seus primos sejam menos famosos, eles estão na verdade superando o grafeno em vários aspectos - eles já foram usados, entre outros, para construir uma memória flash, um sensor fotográfico ultrassensível e até um chip completo.

Mas as disputas entre as equipes que apostam em cada um dos dois materiais talvez possa agora chegar a bom termo.

Jiaqi He e seus colegas da Universidade do Kansas, nos Estados Unidos, descobriram como "costurar" camadas monoatômicas de grafeno e de dissulfeto de tungstênio de forma totalmente coesa, sem emendas.

Heteroestrutura com sinergia

Segundo a equipe, o resultado é um "material sinérgico" que aproveita os benefícios de cada um dos materiais individualmente.

Esse material combinado pode ser usado, por exemplo, como uma célula solar fotovoltaica e como um diodo emissor de luz - um LED -, convertendo a energia entre eletricidade e radiação "nas duas mãos" ou capturando vários comprimentos de onda da luz solar, entre várias outras possibilidades.

Como os dois materiais possuem arranjos atômicos diferentes, não se "encaixando" naturalmente um no outro, a equipe colocou uma camada sobre a outra e depois aqueceu tudo a 260º C. Surpreendentemente, os dois materiais se mesclaram com uma interface totalmente coesa, unidos unicamente pelas forças de van der Waals.

Mas o melhor estava por vir, e apareceu quando os pesquisadores fizeram testes para verificar as funcionalidades da heteroestrutura.

"Nós descobrimos que quase 100% dos elétrons que absorveram a energia de um pulso de laser se moveram do dissulfeto de tungstênio para o grafeno dentro de um picossegundo, ou um milionésimo de um milionésimo de segundo," disse o professor Hui Zhao. "Isto prova que o novo material de fato combina as boas propriedades de cada camada componente."

Bibliografia:

Electron transfer and coupling in graphene-tungsten disulfide van der Waals heterostructures
Jiaqi He, Nardeep Kumar, Matthew Z. Bellus, Hsin-Ying Chiu, Dawei He, Yongsheng Wang, Hui Zhao
Nature Communications
Vol.: 5, Article number: 5622
DOI: 10.1038/ncomms6622




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