No dia a dia, é comum lidarmos com materiais que têm três dimensões distintas: comprimento, largura e altura. Entretanto, um nova classe de materiais tem sido estudada graças a promessa de soluções e inovações que oferecem. São esses, os materiais de duas dimensões. Os materiais 2D são essencialmente materiais cristalinos compostos por átomos dispostos em apenas uma ou poucas camadas, o que faz com que apenas duas dimensões sejam realmente importantes. 

 

O estudo dos materiais 2D começou em 2004, quando o grafeno, uma espécie de folha de grafite que possui um átomo de espessura, foi isolado pela primeira vez. Esse feito foi tão incrível que os cientistas responsáveis, Andre Geim e Konstantin Novoselov, ganharam o Prêmio Nobel. Para se ter uma ideia, o grafeno é aproximadamente 200.000 vezes mais fino que um fio de cabelo. Entretanto, não é apenas a espessura desse material que o torna surpreendente, sua força é centenas de vezes superior à do aço, e suas condutividades elétrica e térmica superam as do cobre, conferindo-lhe um grande potencial nas indústrias de semicondutores e eletrônicos.

 

Desde a descoberta do grafeno, outros materiais 2D têm sido estudados, como o dissulfeto de molibdênio (MoS2), o fosforeno e o diseleneto de tungstênio (WSe2). Cada um desses materiais apresenta propriedades únicas que os tornam adequados para aplicações específicas. Por exemplo, o MoS2 é conhecido por suas propriedades semicondutoras, enquanto o fosforeno exibe uma banda proibida ajustável, permitindo o controle das propriedades eletrônicas do material.

As aplicações potenciais dos materiais 2D abrangem uma variedade de setores. Na eletrônica, a miniaturização de dispositivos é impulsionada pela utilização desses materiais, permitindo a criação de transistores e circuitos mais eficientes. Na área de sensores, os materiais 2D podem ser usados para detecção altamente sensível de várias substâncias. Além disso, suas propriedades mecânicas e ópticas têm implicações significativas em campos como nanotecnologia, revestimentos ultrafinos e desenvolvimento de materiais compósitos avançados.

 

 

Apesar do enorme potencial dos materiais 2D, produzi-los em grande quantidade é um desafio que impedem sua utilização generalizada. Um dos principais problemas é tornar a produção industrial acessível economicamente, já que muitos dos métodos eficazes em laboratório podem ser caros quando aplicados em larga escala. Manter a consistência e qualidade dos materiais ao longo da produção também é desafiador e exigi técnicas avançadas de controle de qualidade devido a sensibilidade desses materiais.

A pesquisa contínua nessa área busca não apenas descobrir novos materiais 2D, mas também compreender melhor suas propriedades e desenvolver métodos eficazes para a produção em larga escala. Em outras palavras, os materiais de duas dimensões representam uma fronteira para a ciência dos materiais, oferecendo promissoras soluções e inovações que podem transformar vários setores da vida. O constante avanço na compreensão e manipulação desses materiais certamente abrirá portas para novas descobertas e aplicações no futuro.

 

 

Referências

Materiais bidimensionais, quase invisíveis e de enorme potencial.
Disponível em:  https://agencia.fapesp.br/materiais-bidimensionais-quase-invisiveis-e-de...

O que são os Materiais 2D?
Disponível em: https://www.mundodosmateriais.com.br/2022/09/16/o-que-sao-os-materiais- 2d/

Papel de defeitos topológicos em transformações estruturais em grafeno e grafite.
Disponível em: https://lilith.fisica.ufmg.br/posgrad/Teses_Doutorado/decada2010/alexandre
-nascimento/AlexandreJoseMedeirosNascimento-tese.pdf

V. Shanmugam, R. A. Mensah, K. Babu, S. Gawusu, A. Chanda, Y. Tu, R. E. Neisiany, M. Försth, G. Sas, O. Das, A Review of the Synthesis, Properties, and Applications of 2D Materials. Part. Part. Syst. Charact. 2022, 39, 2200031.

 

Nano materiais além do grafeno. Disponível em:https://nanografi.com/blog/applications-of-2d-nanomaterials-beyond-graph...