Materiais que consistem em múltiplas camadas ultrafinas são uma nova área de pesquisa interessante.
Os cientistas investigaram uma combinação de grafeno edissulfeto de molibdênio. As duas camadas de material entram em contato e aderem uma à outra sob a influência de forças fracas de van der Waals. O grafeno é um condutor muito bom, o dissulfeto de molibdênio é um semicondutor, e essa combinação pode ser interessante para a produção de novos tipos de dispositivos de armazenamento, dizem os cientistas.
No entanto, para certas aplicações, a geometriaO material deve ser especialmente processado em escala nanométrica - por exemplo, para alterar propriedades químicas adicionando tipos adicionais de átomos ou para controlar as propriedades ópticas de uma superfície. As superfícies podem ser modificadas usando um feixe de elétrons ou feixe de íons convencional. No entanto, em um sistema de duas camadas, sempre há um problema - o feixe de íons atua nas duas camadas simultaneamente, mesmo que apenas uma camada deva ser alterada no problema.
Quando um feixe de íons é usado para tratamento de superfície, geralmente a força de impacto dos íons afetará o material. No entanto, o novo método dos cientistas utiliza íons relativamente lentos com carga múltipla.
“Aqui é necessário distinguir entre duas formas diferentesenergia. Por um lado, existe a energia cinética, que depende da velocidade com que os íons impactam a superfície. Por outro lado, existe a energia potencial, que é determinada pela carga elétrica dos íons. Nos feixes de íons, a energia cinética desempenha um papel decisivo, mas para os cientistas é a energia potencial que é especialmente importante.
Há uma diferença importante entre esses doisformas de energia: embora a energia cinética seja liberada em ambas as camadas de um material ao penetrar em um sistema de camadas, a energia potencial pode ser distribuída de maneira muito desigual entre as camadas.
O dissulfeto de molibdênio reage fortemente aíons altamente carregados. Um único íon entrando nesta camada pode remover dezenas ou centenas de átomos da camada. Resta apenas um buraco, que é claramente visível ao microscópio eletrônico.Por outro lado, a camada de grafeno na qual o projétil atinge imediatamente após o impacto permanece intacta: a maior parte da energia potencial já foi liberada.
O mesmo experimento também pode ser revertido. Um íon altamente carregado atinge primeiro o grafeno e depois a camada de dissulfeto de molibdênio. Nesse caso, as duas camadas permanecem intactas: o grafeno fornece ao íon os elétrons necessários para neutralizá-lo eletricamente em uma fração de segundo. A mobilidade do elétron no grafeno é tão alta que o ponto de impacto também “esfria” imediatamente. O íon atravessa a camada de grafeno sem deixar um rastro permanente. Depois disso, ele não pode mais causar danos significativos à camada de dissulfeto de molibdênio.
Isso dá aos cientistas um novo método de direcionamentosuperfícies de controle. Agora é possível adicionar nanoporos em superfícies sem danificar o material do substrato embaixo. Isso ajudará a criar estruturas geométricas que antes eram impossíveis. Você pode criar "máscaras" de dissulfeto de molibdênio, perfuradas exatamente como desejado, para as quais certos átomos de metal são então depositados. Isso abre possibilidades completamente novas para monitorar as propriedades químicas, eletrônicas e ópticas das superfícies.
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