Metais 2D: Pela primeira vez, metais viram folhas com átomos de espessura

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/03/2025

Uma camada de bismuto com dois átomos de espessura intercalada entre duas camadas de molibdenita.
[Imagem: Luojun Du]

Monocamadas de metais

Desde a descoberta do grafeno, em 2004, os materiais bidimensionais (2D) inauguraram uma nova era de pesquisa fundamental e de inovações tecnológicas.

Contudo, embora quase 2.000 materiais 2D tenham sido previstos teoricamente até agora, e centenas deles tenham sido criados em ambiente de laboratório, a maioria desses materiais 2D tem-se limitado a cristais em camadas, conhecidos como materiais de van der Waals.

Agora isso mudou, graças ao trabalho de Jiaojiao Zhao e colegas da Universidade da Academia Chinesa de Ciências.

Zhao desenvolveu um método que permite fabricar metais 2D. Esses metais 2D ultrafinos prometem viabilizar não apenas novas arquiteturas de dispositivos e componentes, com aplicações em química industrial, óptica e computadores, como também deverão viabilizar a exploração de novos regimes da física.

Houve muitas tentativas nos últimos anos para fabricar metais bidimensionais, mas nenhuma delas conseguiu atingir metais 2D de dimensões grandes o suficientes para uso prático - e nem puras.

Processo de fabricação e amostras de metais 2D.
[Imagem: Jiaojiao Zhao et al. - 10.1038/s41586-025-08711-x]

Como fazer metais 2D

Para fabricar metais 2D, Zhao usou dois cristais de safira extremamente planos, com uma fina camada de dissulfeto de molibdênio (MoS₂) fazendo o papel de mandíbulas de uma morsa, que se torna responsável por espremer o metal - essa morsa é na verdade conhecida como bigorna de safira.

O metal é colocado na forma de um pó entre as duas mandíbulas da morsa, e então é aquecido a laser até 400 °C, o suficiente para liquefazer os metais com os quais a equipe trabalhou, formando uma gota. Quando a morsa de safira é apertada até gerar uma pressão de 200 megapascais, o metal fica comprimido até ficar com poucos átomos de espessura.

Basta então deixar o metal esfriar e abrir a morsa. Quando a pressão é retirada, o metal 2D fica estável entre as folhas de MoS₂.

A equipe testou a técnica com bismuto, gálio, índio, estanho e chumbo. No caso do bismuto, o metal ficou com apenas dois átomos de espessura, ou seja, a técnica funciona na escala do ângstrons - um ângstrom (Å) mede 10^-10 metro, o que equivale a 0,1 nanômetro, ou 100 picômetros, sendo a unidade de medida normalmente usada para medir os átomos ou os espaçamentos entre os átomos nos cristais.

O bismuto gerou uma monocamada medindo 6.3 Å, o estanho 5.8 Å, o chumbo ~7.5 Å, o índio ~8.4 Å e o gálio ~9.2 Å.

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