China desenvolve folhas metálicas com espessura atômica para dispositivos eletrônicos

Um grupo de pesquisadores da Academia Chinesa de Física desenvolveu folhas metálicas com espessura de apenas alguns átomos.

O estudo, publicado na revista científica Nature, apresenta um novo método para produção de folhas bidimensionais (2D) de metais como bismuto (Bi), gálio (Ga), índio (In), estanho (Sn) e chumbo (Pb).

Os materiais produzidos têm espessura centenas de milhares de vezes inferior à de um fio de cabelo humano.

A técnica utilizada possibilita a fabricação de folhas com dimensões superiores a 100 micrômetros, o que representa um avanço frente às abordagens anteriores que resultavam em estruturas menores e exigiam equipamentos mais complexos e de alto custo.

O principal desafio no desenvolvimento de metais ultrafinos é a estabilidade das estruturas em escala atômica. Quando os metais são reduzidos a essas dimensões, suas propriedades físicas e químicas se alteram devido ao confinamento quântico.

Nesses casos, os átomos tendem a retornar ao seu arranjo tridimensional original ou oxidam rapidamente quando expostos ao ar.

A equipe chinesa propôs um método baseado no uso de uma prensa hidráulica de bancada, que permite a produção das folhas metálicas em condições ambientais normais.

O processo consiste em aquecer o metal de baixo ponto de fusão e prensá-lo entre duas bigornas de safira. Ao esfriar, o material forma uma folha ultrafina, que pode ser separada sem comprometer a integridade estrutural.

Segundo os pesquisadores, a técnica pode ser aplicada a qualquer metal com ponto de fusão reduzido, o que amplia a gama de materiais passíveis de serem utilizados nesse formato.

A possibilidade de produção em dimensões superiores e em ambiente atmosférico representa um marco na pesquisa de materiais 2D metálicos.

Javier Sanchez-Yamagishi, físico da Universidade da Califórnia especializado em materiais bidimensionais, avaliou o resultado como relevante para a área.

Para ele, o estudo oferece um ponto de partida para investigações mais aprofundadas sobre as propriedades desses materiais e suas aplicações em tecnologias eletrônicas.

“Este é somente um ponto de partida”, afirmou Sanchez-Yamagishi. “Agora, outras pessoas podem intervir e começar a estudar as propriedades das folhas de metal.”

De acordo com os autores, a principal diferença em relação a trabalhos anteriores está na escalabilidade do processo.

Enquanto métodos anteriores exigiam equipamentos laboratoriais especializados e permitiam apenas a produção de amostras de pequena dimensão, a abordagem descrita no artigo permite maior reprodutibilidade e custo reduzido de operação.

A produção de folhas metálicas com espessura atômica é considerada uma alternativa para a criação de dispositivos eletrônicos com dimensões reduzidas e consumo energético otimizado.

Entre as possíveis aplicações estão transistores de alta eficiência, chips com maior capacidade de processamento e sensores com alta sensibilidade.

Além disso, a integração dessas folhas metálicas com outros materiais 2D pode resultar em componentes híbridos com propriedades inéditas, com potencial de uso em setores como fotônica, optoeletrônica e sistemas de comunicação.

A pesquisa também contribui para o avanço da ciência de materiais em nível fundamental, permitindo novas análises sobre comportamento eletrônico, térmico e estrutural de metais em escalas atômicas.

Especialistas indicam que o impacto tecnológico dependerá da capacidade de adaptação da técnica para processos industriais em larga escala.

Caso seja viabilizada a aplicação comercial, a tecnologia poderá influenciar diretamente o desenvolvimento de dispositivos mais compactos, leves e com maior desempenho em setores como telecomunicações, computação e equipamentos médicos.

A pesquisa da Academia Chinesa de Física amplia o escopo de estudos em materiais ultrafinos, tradicionalmente dominado por elementos como o grafeno e o dissulfeto de molibdênio. A introdução de metais nesse contexto abre novas possibilidades para aplicações industriais e científicas.

Os pesquisadores destacam que os próximos passos envolvem a análise detalhada das propriedades eletrônicas das folhas produzidas, além da investigação da compatibilidade desses metais com outras plataformas tecnológicas.

O método apresentado representa uma alternativa de produção viável para a comunidade científica e tecnológica, fornecendo um caminho acessível para a exploração de materiais metálicos em estruturas bidimensionais.

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