Pesquisadores chineses criaram filmes metálicos com apenas uma camada atômica de espessura, abrindo caminho para avanços em eletrônicos, computação quântica e catálise. A técnica inovadora foi publicada na revista Nature.
Filmes Metálicos de Uma Camada Atômica: Um Marco na Ciência de Materiais
Cientistas do Instituto de Física da Academia Chinesa de Ciências (CAS) alcançaram um avanço revolucionário ao criar filmes metálicos com espessura de apenas uma camada atômica — equivalente a um milionésimo da espessura de uma folha de papel A4. Publicado na revista Nature, o estudo estabelece um novo recorde na fabricação de materiais metálicos bidimensionais (2D) estáveis, abrindo portas para aplicações em eletrônicos, computação quântica e catálise de alta eficiência.
Técnica Inovadora de Compressão
A equipe, liderada por Zhang Guangyu, desenvolveu uma técnica chamada compressão de Van der Waals, que utiliza dissulfeto de molibdênio como uma “bigorna atômica” para comprimir metais como bismuto e estanho até atingirem espessuras entre 6,3 e 9,2 angstroms (1 angstrom = 0,1 nanômetro). Para ilustrar, Zhang comparou o processo a “achatar um cubo de metal de três metros em uma única camada que cobriria toda a cidade de Pequim”.
Esses filmes ultrafinos, protegidos por camadas de encapsulamento, permanecem estáveis no ar por mais de um ano, superando desafios anteriores de instabilidade em materiais 2D não estratificados.
Aplicações Transformadoras
A redução da espessura dos metais para escala atômica altera o comportamento dos elétrons, confinando-os a um plano bidimensional. Isso resulta em propriedades únicas, como alta condutividade, transparência e resistência mecânica, que podem revolucionar diversas áreas:
- Eletrônicos Flexíveis: Filmes metálicos 2D podem ser usados em eletrodos transparentes e flexíveis, permitindo telas dobráveis mais finas e duráveis.
- Catálise: A eficiência de reações químicas pode aumentar dezenas de vezes com o uso desses materiais.
- Computação Quântica: Os filmes metálicos 2D oferecem novas plataformas para estudar efeitos quânticos, como o efeito Hall e transições de fase topológicas.
- Redução de Consumo Energético: Dispositivos baseados nesses materiais podem reduzir o volume dos chips em mil vezes e o consumo de energia para 1% dos níveis atuais.
Desafios e Futuro da Tecnologia
Apesar do avanço, a produção em larga escala de filmes metálicos 2D ainda enfrenta desafios técnicos. A equipe do CAS já está trabalhando em técnicas para fabricar ligas metálicas 2D, visando suprir demandas críticas em áreas estratégicas como comunicações 6G e computação quântica.
Zhang Guangyu destacou o potencial transformador desses materiais: “Se os metais 3D moldaram a base material da civilização humana, os metais 2D podem definir a próxima era tecnológica”. Entre as aplicações futuras estão dispositivos supercondutores em temperatura ambiente, biochips ultrassensíveis e memórias subnanométricas.
Reconhecimento Internacional
Revisores da Nature classificaram o estudo como um “avanço importante no campo dos materiais 2D”, abrindo um novo campo de pesquisa sobre metais 2D isolados.
Fonte: China Daily
Texto traduzido e adaptado pela nossa redação.
