Pesquisa do IF/UFG sobre materiais bidimensionais é destaque na capa da revista ACS Omega

O professor Dr. Renato Borges Pontes, do Instituto de Física da Universidade Federal de Goiás (IF/UFG), é o primeiro autor de um estudo destacado na capa da revista científica ACS Omega. O artigo, intitulado Fluorination Effects in Hexagonal XY (X, Y = C, Ge, Si, Sn; X ≠ Y) Monolayers and vdW Heterostructures: Insights from Ab Initio Calculations, investiga como a adição de flúor (fluoração) modifica as propriedades de materiais bidimensionais, formados por uma única camada de átomos.

Desenvolvida em colaboração com pesquisadores de outras instituições, a pesquisa utilizou cálculos ab initio, que partem das leis da física quântica para prever o comportamento de elétrons e átomos sem depender de dados experimentais prévios. Também foram realizadas simulações de dinâmica molecular e análises de vibrações da rede de átomos para verificar a estabilidade dos materiais.

Os pesquisadores analisaram compostos formados por combinações de carbono, silício, germânio e estanho. Todos se mostraram estáveis, e a fluoração reforçou ainda mais a estrutura, além de transformar o arranjo dos átomos de plano para ondulado. Essa mudança altera o gap de energia, que é a energia necessária para um elétron conduzir corrente e define se o material se comporta como semicondutor ou isolante. Em compostos como silício-germânio e silício-estanho, o gap aumentou de 0,19 para 1,43 eV e de 0,41 para 1,02 eV, respectivamente.

O estudo também avaliou o empilhamento de duas ou três camadas, chamado heteroestrutura de van der Waals. A ideia lembra peças de montar ou uma pilha de folhas: cada camada tem sua função, e a combinação entre elas pode gerar propriedades que nenhuma teria sozinha. Nesse caso, o objetivo foi verificar o potencial desses sistemas para usar a luz na produção de hidrogênio a partir da água, de modo semelhante ao que as plantas fazem com a luz na fotossíntese, mas com foco em gerar um combustível limpo. As descobertas ajudam a orientar a busca por novos materiais para tecnologias eletrônicas e energéticas, como componentes de celulares e computadores mais eficientes.

Renato Borges Pontes é professor no Instituto de Física da UFG, doutor em Física pela Universidade de São Paulo (USP, 2007), orientador em programa de pós-graduação e bolsista de produtividade em pesquisa FAPEG/CNPq – nível C.

O artigo está disponível na revista ACS Omega e pode ser acessado neste link.