O nascimento de uma nova família de substâncias ou a filha quadrada de grafeno é confirmada experimentalmente

Pela primeira vez no mundo, um representante de uma nova família de substâncias bidimensionais, o óxido de cobre, foi obtido experimentalmente. Ele já demonstrou aos seus criadores várias propriedades incomuns que podem não apenas expandir o campo para experimentos com grafeno, mas também estabelecer uma nova direção na microeletrônica. Um artigo sobre a conquista de cientistas da NUST “MISiS”, FSISI TISNUM, IBChF RAS e seus colegas estrangeiros do instituto japonês NIMS foi publicado na revista oficial NanoScale. Você pode ler aqui .

Um grupo internacional de físicos previu e confirmou experimentalmente a existência de uma nova família de compostos inorgânicos. De acordo com o chefe da parte teórica do trabalho, o chefe do projeto de infraestrutura “Ciência dos Materiais Teóricos das Nanoestruturas”, pesquisador líder do Laboratório “Nanomateriais Inorgânicos” do NUST “MISiS” Doutor em Ciências Físicas e Matemáticas Pavel Borisovich Sorokin, estamos falando do primeiro material bidimensional do mundo com uma treliça de cristal quadrada - óxido de cobre.



Pavel Sorokin (centro) no Scopus Award Russia 2015

A criação de novos materiais bidimensionais - materiais constituídos por uma camada com espessura de um átomo - é uma das áreas mais promissoras da ciência moderna dos materiais. Desde o recebimento do grafeno em 2004, o primeiro material bidimensional, cientistas de todo o mundo vêm explorando suas características, tentando combiná-lo com outros materiais para obter novas propriedades.

Os pesquisadores conduziram a síntese de uma nova família de substâncias estudando as várias propriedades do grafeno. Portanto, ilhas de óxido de cobre bidimensional estão localizadas em uma base de grafeno. Segundo o Dr. Sorokin, a síntese em um substrato de grafeno é até agora a única oportunidade real de obter esses materiais bidimensionais. No entanto, dado o desenvolvimento da tecnologia, essa limitação é completamente superável, enfatizou o cientista.



Nas “Palestras de Natal” da NUST “MISiS”, o Dr. Sorokin faz uma palestra “Há muito espaço no térreo e muitas coisas interessantes nesse lugar. Notícias mundiais bidimensionais ".

Ao contrário do grafeno, formado por "favos de mel" hexagonais, o óxido de cobre bidimensional possui uma estrutura quadrada de cristal. "Até agora, os cientistas conseguiram sintetizar apenas materiais com uma estrutura hexagonal - por exemplo, vários derivados de grafeno ou nitreto de boro", diz o Dr. Sorokin. "A treliça plana de metal quadrado é instável, mas a combinação de cobre e oxigênio a estabilizou".

O método usado abre grandes oportunidades para a síntese de uma nova família de materiais ". De fato, os cientistas conseguiram "auto-montar" o óxido de cobre bidimensional no grafeno. Para criar uma nova substância, os pesquisadores do Instituto NIMS (Japão) depositaram átomos de cobre da fase gasosa em grafeno parcialmente oxidado. Então, o aquecimento do sistema levou ao fato de que os átomos de oxigênio e cobre se reagruparam em uma nova estrutura.



Todas as características do novo material ainda precisam ser estudadas há muito tempo, mas algo sobre as propriedades do óxido de cobre bidimensional pode ser dito agora. Uma das propriedades incomuns do novo material previsto pelos físicos russos Pavel Sorokin e Dmitry Kvashnin acabou sendo o antiferromagnetismo (baixa magnetização), que o óxido de cobre comum não mostra sob nenhuma condição.

Os antiferromagnetos são materiais muito promissores do ponto de vista da microeletrônica. Para gravar um pouco de informação em um antiferromagnet, apenas 12 átomos de sua superfície são suficientes, enquanto as tecnologias existentes usam centenas de milhares de átomos para escrever um bit.

Há mais uma consequência de um novo experimento. "Nossa descoberta mostrou a possibilidade de um novo uso de grafeno como base para a montagem de várias substâncias", diz o Dr. Sorokin. - Além disso, não apenas materiais individuais independentes, mas também heteroestruturas bidimensionais multicamadas. No experimento apresentado sobre grafeno, uma nova estrutura de monocamada foi formada, possuindo apenas um conjunto de propriedades inerentes, que ainda precisamos estudar em detalhes ".

Informações do NUST “MISiS”: Pavel Borisovich Sorokin, doutor em ciências físicas e matemáticas. Chefe do projeto de infraestrutura "Ciência dos materiais teóricos das nanoestruturas" no NUST "MISiS", pesquisador líder do laboratório "Nanomateriais inorgânicos".

Interesses de pesquisa: modelagem atomística, nanoestruturas, nanotecnologia, cálculos químicos quânticos de primeira ordem, teoria funcional da densidade, métodos de cálculo empíricos.

Prêmio do Clube Russo da Academia Europeia (Academia Europaea) para jovens cientistas no campo da física, Prêmio Scopus Rússia-2015. Mais de 60 publicações em revistas internacionais, incluindo Nature Physics, Nature Communications, Nano Letters, ACS Nano, J. Phys. Chem. Lett. e outros