Materiais bidimensionais como o grafeno, feitos de uma única camada atômica, apresentam propriedades de grande interesse tecnológico. Produzir e analisar amostras desses materiais em laboratório continua sendo um grande desafio, pois mesmo pequenos defeitos microscópicos podem interferir significativamente nas propriedades eletrônicas do material.
Um novo estudo, publicado em dezembro na revista Nano Letters, demonstra como visualizar e caracterizar as propriedades de defeitos microscópicos unidimensionais de maneira mais rápida e com melhor resolução que as técnicas convencionais. Bruno Carvalho, professor da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), explica sua pesquisa no vídeo a seguir.
Carvalho realizou o estudo em colaboração com pesquisadores da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), da Universidade Estadual da Pennsylvania e da Universidade Northeastern, nos Estados Unidos.
A equipe internacional analisou amostras de monocamadas atômicas de disseleneto de molibdênio (MoSe2), dissulfeto de molibdênio (MoS2) e dissulfeto de tungstênio (WS2), preparadas pela técnica de deposição química à vapor. Os pesquisadores visualizaram as amostras por meio da técnica chamada de geração de segundo harmônico de campo escuro, que utiliza um filtro para separar as componentes espaciais da luz coletada pelo detector do microscópio, obtendo imagens que mapearam as bordas das amostras com fator de aumento 20 vezes maior e localizaram defeitos chamados de fronteira de grãos com fator de aumento mil vezes superior ao da técnica de geração de segundo harmônico de campo claro.
Além disso, a técnica produz imagens em segundos e sem destruir as amostras, diferente de outras técnicas convencionais como a espectroscopia Raman e a fotoluminescência de alta resolução. Os pesquisadores puderam observar também os efeitos das fronteiras de grão nas propriedades eletrônicas dos materiais, ao variarem o comprimento de onda da luz incidentes sobre as amostras.
Artigo científico
Nonlinear Dark-Field Imaging of One-Dimensional Defects in Monolayer Dichalcogenides
Bruno R. Carvalho, Yuanxi Wang, Kazunori Fujisawa,Tianyi Zhang, Ethan Kahn, Ismail Bilgin, Pulickel M. Ajayan, Ana M. de Paula, Marcos A. Pimenta, Swastik Kar, Vincent H. Crespi, Mauricio Terrones e Leandro M. Malard
Nano Lett. 2020, 20, 1, 284-291
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