MADRID 7 jul. (EUROPA PRESS) -
Uma equipe do Departamento de Física da Matéria Condensada da Universidade Autônoma de Madri (UAM) e do IMDEA Nanociência conseguiu criar, pela primeira vez, de forma controlada e reversível, padrões moiré quadrados em grafeno empilhado, por meio da combinação de rotação entre camadas e deformação mecânica.
O avanço, publicado na revista “Physical Review Letters”, abre um novo caminho para o projeto de materiais quânticos sob medida e a exploração de propriedades eletrônicas inéditas em sistemas bidimensionais, segundo informa o centro universitário em um comunicado.
Quando duas camadas de grafeno são empilhadas com um leve ângulo de rotação, surge um padrão de interferência em grande escala conhecido como moiré, que altera significativamente as propriedades eletrônicas do material. Até agora, esses padrões limitavam-se a geometrias triangulares, impostas pela estrutura hexagonal do grafeno.
A equipe liderada pelos pesquisadores Iván Brihuega e Pierre A. Pantaleón conseguiu superar essa limitação combinando a rotação entre as camadas com uma deformação mecânica controlada, uma estratégia que eles chamam de “twistraintrônica”.
Para isso, os cientistas utilizaram grafeno obtido por decomposição térmica do carboneto de silício, um método que gera pequenas rugas devido a diferenças de expansão térmica. Essas rugas foram utilizadas como alavancas para induzir deformações por meio da ponta de um microscópio de efeito túnel (STM), o que permitiu deslocá-las lateralmente em mais de 100 nanômetros.
Como resultado, o padrão moiré triangular transformou-se de maneira reversível em um padrão quadrado nas zonas adjacentes. Ao remover a deformação, o sistema recuperava sua configuração original, o que demonstra o caráter controlável do processo.
As medições espectroscópicas revelaram ainda que, nessas regiões quadradas, os elétrons se concentram em faixas de energia muito estreitas situadas no nível de Fermi, juntamente com o surgimento de singularidades de Van Hove, associadas a uma alta densidade de estados eletrônicos e a fortes interações entre elétrons.
“Esta é a primeira vez que se observa experimentalmente que a combinação de spin e tensão permite acessar regimes eletrônicos fortemente correlacionados em geometrias que antes eram completamente inacessíveis”, destacou Brihuega.
O modelo teórico desenvolvido pela equipe do IMDEA Nanociencia, liderada por Francisco Guinea, reproduz os resultados experimentais e atribui o surgimento do padrão quadrado a uma combinação específica de spin e deformação por cisalhamento que minimiza a energia elástica do sistema.
Os pesquisadores destacam que essa abordagem poderia ser estendida a outros materiais bidimensionais, como o dissulfeto de molibdênio ou o nitreto de boro hexagonal, ampliando as possibilidades da chamada “twistraintrônica” como plataforma para o projeto de novos materiais quânticos.
Além disso, a possibilidade de induzir e reverter essas mudanças na mesma amostra permite estudar em tempo real a resposta do sistema sem a necessidade de fabricar novos dispositivos.
Os autores ressaltam que as condições eletrônicas observadas —alta densidade de estados no nível de Fermi, forte interação entre elétrons e localização eletrônica— são semelhantes às do grafeno de ângulo mágico, onde foi observada supercondutividade não convencional, o que abre caminho para novas formas desse fenômeno em geometrias distintas.
Esta notícia foi traduzida por um tradutor automático