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A combinação mágica de carbono e nitrogênio: por que essa nanoestrutura pode existir de forma estável no vácuo e no líquido?
Nanomesh é um material inorgânico nanoestruturado bidimensional semelhante ao grafeno. Este material foi descoberto em 2003 na Universidade de Zurique, na Suíça. É composto principalmente de átomos de boro (B) e nitrogênio (N). É formado por automontagem em alta temperatura, expondo uma superfície limpa de platina ou ródio ao boro. compostos de nitrogênio. Estrutura de malha altamente regular. A nanonet mostra a combinação de furos hexagonais em grande detalhe. Na nanoescala, a distância entre os centros de cada dois furos é de apenas 3,2 nanômetros, enquanto o diâmetro de cada furo é de cerca de 2 nanômetros e a profundidade é de 0,05 nanômetros. As regiões mais inferiores estão firmemente ligadas ao metal subjacente, enquanto as regiões mais superiores estão conectadas à superfície apenas por fortes forças de coesão dentro da camada.
"A nanomesh não é apenas estável no vácuo, no ar e em certos líquidos, mas também pode suportar temperaturas de até 796°C (1070K)."
O que há de especial nessa nanomesh de boro-nitrogênio é que ela pode capturar moléculas e aglomerados de metais de tamanho semelhante aos buracos da nanomesh e formar um arranjo ordenado. Essas propriedades tornam o material potencialmente útil em aplicações como funcionalização de superfícies, eletrônica de spin, computação quântica e mídia de armazenamento de dados, como discos rígidos.
Estrutura
Nanomesh de nitreto de hidrogênio (h-BN) é uma camada única de nitreto de boro hexagonal formada por meio de um processo de automontagem em um substrato como cristais de rubídio (Rh(111)) ou platina (Ru(0001)). Sua constante de rede é de 3,2 nanômetros, e a célula unitária é composta de 13x13 átomos de BN ou 12x12 Rh, o que significa que em uma célula unitária, 13 átomos de boro ou nitrogênio estão localizados em 12 átomos de rubídio. Devido à diferença na força de atração de certas ligações químicas, isso causa flutuações (ondulação) na nanoescavadeira, o que por sua vez afeta suas propriedades elétricas.
"A microscopia de tunelamento de varredura (STM) distingue claramente duas regiões BN diferentes: uma região fortemente ligada localizada dentro dos poros e uma região mais fraca localizada dentro da rede conectada." < /p>
Características
Esta nanorrede mostra estabilidade em vários ambientes, incluindo ar, água e eletrólitos. Além disso, é resistente a temperaturas de até 1275 K sem se decompor. Essas estabilidades notáveis permitem que a nanomesh sirva como uma estrutura para nanoaglomerados metálicos e capture moléculas de forma eficaz em arranjos regulares. Por exemplo, quando o ouro (Au) é evaporado na nanomesh, nanopartículas de Au com formatos redondos distintos são formadas, as quais são concentradas nos buracos da nanomesh.
"Isso significa que as distâncias entre as moléculas nesses sistemas são grandes e as interações intermoleculares são fracas, o que pode ser de interesse em aplicações como eletrônica molecular e dispositivos de memória."
Preparação e Análise
As nanoteias foram criadas pela decomposição térmica do HBNH, uma substância incolor que é líquida à temperatura ambiente. A superfície de Rh(111) ou Ru(0001) é revestida em um ambiente livre de poeira, e os compostos de nitreto de boro são implantados por deposição química de vapor (CVD) e mantidos a 796°C (1070K) para reação. Posteriormente, sua estrutura foi observada usando técnicas como microscopia de tunelamento de varredura e difração de elétrons de baixa energia.
Outras formas e perspectivas futuras
A CVD de compostos de nitreto de boro em outros substratos não teve sucesso na produção de nanorredes corrugadas. Em Ni e Pt, foi observada uma camada plana de BN, enquanto em Mo foi observada uma estrutura esfoliada. Essas descobertas destacam a singularidade da estrutura da nanomesh e o comportamento químico durante sua formação.
Quando pensamos nas potenciais aplicações desta nanoestrutura, como ela pode afetar a ciência dos materiais e vários desenvolvimentos tecnológicos no futuro?
