Modelo explica comportamento de nanomaterial em camadas

Novo estudo de modelamento e simulação numérica ajuda a explicar resultados experimentais e sugere um mecanismo fundamental no comportamento de nanoestruturas produzidas pela deposição de camadas com espessura de um único átomo. O trabalho pode ter implicações em várias aplicações tecnológicas, como na fabricação de dispositivos semicondutores.

Ao desenvolver estruturas pela deposição de camadas monoatômicas de um tipo de material sobre outro estruturalmente diferente, geram-se tensões que podem induzir a formação de padrões geométricos curiosos na camada superposta (adsorvida).

O artigo com os resultados, produzido por um quarteto internacional de cientistas e encabeçado por Enzo Granato, do Laboratório Associado de Sensores e Materiais do INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais), foi publicado no periódico Physical Review Letters em 17 de setembro.

No trabalho, o grupo introduziu um modelo simples de uma camada atômica,  adsorvida sobre um substrato,  que apresenta uma transição entre duas fases distintas, hexagonal e de faixas, nas quais as paredes de domínio se cruzam ou são paralelas. As paredes de domínio são defeitos lineares induzidos  pelo  descasamento entre a periodicidade da camada e do substrato.

Através de simulações numéricas, demonstrou-se que a mobilidade da camada é muito maior na fase hexagonal do que na fase de faixas e em particular quando a densidade da camada é reduzida em uma pequena região, um comportamento difusivo anômalo é observado e explicado em termos da dinâmica e da mudança de estrutura devido às paredes de domínio.

Esse comportamento é semelhante ao observado experimentalmente para camadas de chumbo adsorvidas na superfície de silício, onde o comportamento difusivo anômalo foi primeiramente descoberto, tendo permanecido sem explicação.

Os resultados do trabalho sugerem um mecanismo fundamental e genérico que, além de fornecer um entendimento teórico das observações experimentais recentes, pode, em princípio, ser testado em outros sistemas constituídos por camadas adsorvidas tensionadas.

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