{"id":9895,"date":"2022-06-30T10:27:32","date_gmt":"2022-06-30T13:27:32","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/?p=9895"},"modified":"2022-07-05T14:05:04","modified_gmt":"2022-07-05T17:05:04","slug":"artigo-em-destaque-novo-isolante-natural-para-nanodispositivos-ultrafinos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/artigo-em-destaque-novo-isolante-natural-para-nanodispositivos-ultrafinos\/","title":{"rendered":"Artigo em destaque: Novo isolante natural para dispositivos ultrafinos."},"content":{"rendered":"

Uma equipe de pesquisadores de institui\u00e7\u00f5es brasileiras deu os primeiros passos rumo ao uso da flogopita, mineral abundante no Brasil, como fonte natural de camadas isolantes ultrafinas que poder\u00e3o ser usadas em dispositivos optoeletr\u00f4nicos do futuro. \u201cO nosso trabalho apresenta a inser\u00e7\u00e3o desse mineral natural na pesquisa de materiais e seu poss\u00edvel uso em diferentes \u00e1reas da nanotecnologia\u201d, diz o cientista Alisson R. Cadore, autor correspondente do\u00a0artigo<\/a>\u00a0recentemente publicado no peri\u00f3dico 2D Materials<\/em>.<\/p>\n

O trabalho se insere na busca por materiais bidimensionais (de um ou poucos \u00e1tomos de espessura) de baixo custo. Nessa procura, a comunidade cient\u00edfica tem investigado os chamados “materiais lamelares”, os quais s\u00e3o formados por camadas ultrafinas empilhadas, unidas entre si pelas chamadas \u201cfor\u00e7as de van der Waals\u201d. Por serem relativamente fracas, essas for\u00e7as f\u00edsicas permitem que a separa\u00e7\u00e3o das lamelas seja feita por meio de diversos m\u00e9todos. Um dos exemplos mais conhecidos desse grupo \u00e9 o grafite, que \u00e9 a fonte do grafeno. Outro exemplo \u00e9 o das micas, fam\u00edlia de minerais que inclui a flogopita, a qual nunca tinha sido estudada na sua forma bidimensional antes do trabalho da equipe brasileira.<\/p>\n

Neste trabalho, os pesquisadores usaram cristais macrosc\u00f3picos de flogopita minerados em Itabira (MG) para gerar camadas bidimensionais mediante esfolia\u00e7\u00e3o mec\u00e2nica. Essa t\u00e9cnica extremamente simples ganhou fama por ter protagonizado a primeira obten\u00e7\u00e3o bem-sucedida de grafeno, que valeu o pr\u00eamio Nobel de F\u00edsica a Andre Geim e Konstantin Novoselov em 2010. Nesse m\u00e9todo, utiliza-se uma fita adesiva comum para separar flocos do material, os quais ficam grudados \u00e0 fita. O procedimento \u00e9 repetido at\u00e9 chegar \u00e0 camada mais fina poss\u00edvel, a monocamada.<\/p>\n

Usando esse m\u00e9todo, os autores do artigo obtiveram monocamadas e flocos de algumas camadas de flogopita. Com eles, realizaram uma robusta caracteriza\u00e7\u00e3o que envolveu diversas t\u00e9cnicas experimentais em laborat\u00f3rios da Universidade Presbiteriana Mackenzie (UPM), do Laborat\u00f3rio Nacional de Luz S\u00edncrotron (LNLS) e da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG). Alguns resultados foram confirmados com simula\u00e7\u00f5es computacionais realizadas pelos autores da Universidade Federal de Lavras (UFLA).<\/p>\n

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\"Cristal<\/a>
Cristal macrosc\u00f3pico natural de flogopita; imagem de microscopia \u00f3ptica de flocos de flogopita esfoliados com diferentes espessuras; representa\u00e7\u00e3o da estrutura cristalina de uma monocamada de flogopita calculada por simula\u00e7\u00f5es computacionais.<\/figcaption><\/figure>\n

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\u201cNeste trabalho, identificamos te\u00f3rica e experimentalmente a composi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica e estrutural da flogopita e demonstramos que esse isolante natural e abundante pode ser esfoliado at\u00e9 o limite de uma \u00fanica camada, mantendo suas caracter\u00edsticas f\u00edsicas\u201d, resume\u00a0Cadore<\/a>, que atualmente \u00e9 pesquisador do Laborat\u00f3rio Nacional de Nanotecnologia (LNNano), mas realizou o trabalho na UPM, onde era professor. Uma das principais descobertas do estudo foi o fato de que a flogopita ultrafina \u00e9 est\u00e1vel quando \u00e9 submetida a processamento t\u00e9rmico, bem como quando \u00e9 exposta ao ambiente (as amostras ficaram durante 13 meses em condi\u00e7\u00f5es ambiente sem apresentar degrada\u00e7\u00e3o).<\/p>\n

Al\u00e9m disso, o trabalho comparou as caracter\u00edsticas da flogopita com as do isolante sint\u00e9tico mais utilizado internacionalmente como substrato em nanodispositivos, o nitreto de boro hexagonal. Para isso, a equipe brasileira desenvolveu uma colabora\u00e7\u00e3o com o Instituto Nacional de Ci\u00eancia dos Materiais do Jap\u00e3o (NIMS), onde \u00e9 produzido o material com as melhores propriedades f\u00edsicas. O grupo japon\u00eas forneceu os cristais sint\u00e9ticos.<\/p>\n

De acordo com os autores, dado que a flogopita bidimensional \u00e9 um \u00f3timo isolante el\u00e9trico e t\u00e9rmico, al\u00e9m de ser naturalmente abundante e de f\u00e1cil extra\u00e7\u00e3o, ela poder\u00e1 ser usada como material de baixo custo em dispositivos que ainda s\u00e3o pouco explorados na escala nano, como transistores, capacitores e fotodetectores. Essas aplica\u00e7\u00f5es se tornam ainda mais promissoras perante a possibilidade de utilizar a flogopita bidimensional em estruturas de propriedades \u00fanicas chamadas \u201cheteroestruturas de van der Waals\u201d, as quais s\u00e3o formadas pelo empilhamento de camadas ultrafinas de materiais diferentes, unidas por for\u00e7as de van der Waals. Por isso, os autores do artigo montaram heteroestruturas de flogopita e dissulfeto de tungst\u00eanio e estudaram algumas das suas propriedades. \u201cDestacamos que a flogopita bidimensional \u00e9 um isolante est\u00e1vel \u00e0s condi\u00e7\u00f5es ambiente e pode ser ainda facilmente combinado com outros materiais 2D, criando heteroestruturas h\u00edbridas ultrafinas, o que amplia a aplica\u00e7\u00e3o desse nanomaterial em novos dispositivos optoeletr\u00f4nicos futuros\u201d, diz Cadore.<\/p>\n

\u00a0<\/b><\/p>\n

\"Imagem<\/a>
Imagem de microscopia \u00f3ptica de uma heteroestrutura de van der Waals contendo uma monocamada de dissulfeto de tungst\u00eanio sobre poucas camadas de flogopita. An\u00e1lise de propriedades \u00f3pticas de heteroestruturas 2D.<\/figcaption><\/figure>\n

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Realizado dentro do doutorado de\u00a0Raphaela de Oliveira<\/a>, o trabalho da flogopita bidimensional se insere em uma linha de trabalho iniciada no Departamento de F\u00edsica da UFMG. \u201cNossos estudos sempre envolveram diferentes pesquisadores nacionais e internacionais na obten\u00e7\u00e3o e caracteriza\u00e7\u00e3o de diferentes materiais 2D naturais e a sua aplica\u00e7\u00e3o em nanodispositivos e nanofot\u00f4nica \u201d, conta Cadore, cujo doutorado em F\u00edsica pela UFMG foi sobre heteroestruturas bidimensionais de grafeno. O objetivo dessas pesquisas \u00e9 achar materiais com as caracter\u00edsticas ideais para essas aplica\u00e7\u00f5es, de modo a substituir os sint\u00e9ticos, que t\u00eam alto custo.<\/p>\n

O trabalho desenvolvido com a flogopita foi inspirado por estudos realizados com pedra-sab\u00e3o, iniciados na UFMG em 2015. Os estudos com esse mineral continuaram no LNLS – CNPEM conduzidos pela pesquisadora\u00a0Ingrid Barcelos<\/a>, que tamb\u00e9m fez doutorado em F\u00edsica na UFMG com uma pesquisa sobre heteroestruturas de van der Waals. Em 2021, Ingrid ganhou, pelo trabalho com pedra-sab\u00e3o, um dos pr\u00eamios Para Mulheres na Ci\u00eancia, outorgados pela L\u2019Or\u00e9al Brasil em parceria com a UNESCO e Academia Brasileira de Ci\u00eancias (ABC).<\/p>\n

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\"Alguns<\/a>
Alguns dos autores principais do artigo. A partir da esquerda: Alisson R. Cadore, Raphaela de Oliveira, Raphael Longuinhos, Ingrid D. Barcelos e Christiano J. S. de Matos.<\/figcaption><\/figure>\n

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A pesquisa sobre flogopita bidimensional teve financiamento da CAPES, CNPq, Fundo Mackenzie de Pesquisa e Inova\u00e7\u00e3o, FAPESP, FAPEMIG e Pr\u00eamio L\u00b4OREAL-UNESCO-ABC Para Mulheres na Ci\u00eancia.<\/p>\n

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Refer\u00eancia do artigo cient\u00edfico:\u00a0<\/b>Exploring the structural and optoelectronic properties of natural insulating phlogopite in van der Waals heterostructures.\u00a0<\/i>Alisson R Cadore, Raphaela de Oliveira, Raphael Longuinhos, Ver\u00f4nica de C Teixeira, Danilo A Nagaoka, Vinicius T Alvarenga, Jenaina Ribeiro-Soares, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Roberto M Paniago, Angelo Malachias, Klaus Krambrock, Ingrid D Barcelos and Christiano J S de Matos. 2022 2D Mater. 9 035007.\u00a0https:\/\/doi.org\/10.1088\/2053-1583\/ac6cf4<\/a>.<\/p>\n

Contato do autor correspondente:\u00a0<\/b>alissoncadore@gmail.com<\/a><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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