Novos nanotubos poderão ser supercondutores e fotovoltaicos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/10/2023

É toda uma nova família de nanotubos.
[Imagem: Yusuke Nakanishi et al. - 10.1002/adma.202306631]

Nanotubos de calcogenetos

Os nanotubos de carbono estão entre as estrelas da nanotecnologia. Feitos enrolando-se uma folha de grafeno - uma folha atomicamente fina de átomos de carbono -, eles possuem resistência mecânica e condutividade elétrica excepcionais, entre uma série de outras propriedades optoeletrônicas exóticas, com aplicações potenciais inclusive em componentes semicondutores além da era do silício.

É claro que a nanotecnologia nos deu toda uma a família de materiais unidimensionais, como fosforeno, estaneno, germaneno e siliceno. Assim, já se sabia que poderíamos fazer uma série de nanotubos de materiais diferentes.

E Yusuke Nakanishi e colegas da Universidade Metropolitana de Tóquio não escolheram qualquer material para sintetizar um novo tipo de nanotubo promissor: Eles foram logo para os dicalcogenetos de metais de transição, uma família de materiais com propriedades ópticas, eletrônicas e mecânicas de grande interesse tecnológico. São os metais de transição no grupo 16 da Tabela Periódica - é também comum ouvir referências a eles como molibdenita.

Usando uma técnica de vapor, eles conseguiram não só criar nanotubos de calcogênios de parede única, mas toda uma família deles, com diferentes diâmetros e diversas quiralidades.

Isso tem grande significado porque os nanotubos de metais de transição possuem características que não são vistas nos nanotubos de carbono, como supercondutividade e propriedades fotovoltaicas, onde a exposição à luz gera tensão ou corrente elétrica.

Além de novas ferramentas para estudar a supercondutividade e as células solares, estes nanotubos de calcogenetos poderão ser usados em tecnologias quânticas.
[Imagem: Yusuke Nakanishi et al. - 10.1002/adma.202306631]

Nanotubos puros e híbridos

Além de criar um novo componente versátil, os pesquisadores descobriram que os ângulos quirais dos nanotubos são distribuídos aleatoriamente: Isto significa que eles têm acesso a toda a gama de ângulos possíveis, o que promete novos insights sobre a relação entre a quiralidade e os estados eletrônicos, uma questão-chave não resolvida nesse campo de pesquisa.

Apareceram também tubos ultrafinos, de apenas alguns nanômetros, que curiosamente cresceram dentro do substrato que serve como semente - e não fora, como seria de se esperar. Isso os torna uma plataforma única para observar efeitos da mecânica quântica.

E, ajustando sua receita, a equipe conseguiu intercambiar o metal e o calcogênio, produzindo nanotubos de seleneto de molibdênio, de seleneto de tungstênio e nanotubos de liga de sulfeto de tungstênio e molibdênio. Eles sintetizaram até mesmo nanotubos com um elemento do lado de fora e outro elemento do lado de dentro, uma espécie de nanotubo do tipo "Janus", em homenagem ao deus de duas faces da mitologia romana.

Esses diversos novos membros na família de nanotubos prometem não apenas novas aplicações, mas também ajudarão a melhorar nossa compreensão dos próprios nanotubos e de como propriedades exóticas emergem de suas estruturas.

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