Físicos alcançam alta seletividade em nanoestruturas usando dopagem de selênio

Físicos da National University of Singapore (NUS) alcançaram arranjos conformacionais controlados em nanoestruturas usando um precursor flexível e dopagem de selênio, melhorando as propriedades do material e a homogeneidade estrutural. Seu método avança a síntese na superfície para o design e desenvolvimento de nanomateriais projetados.

Os resultados da pesquisa foram publicados na revista Comunicações da Natureza.

A síntese na superfície tem sido extensivamente investigada nas últimas décadas por sua capacidade de criar diversas nanoestruturas. Várias nanoestruturas complexas foram alcançadas por meio do design inteligente de precursores, escolha de substratos e controle preciso de parâmetros experimentais, como concentração molecular, estimulação elétrica e tratamento térmico.

Entre esses métodos, o acoplamento de Ullmann é notável por ligar precursores eficientemente por meio de desalogenação e ligação covalente. Enquanto a maioria das pesquisas tem se concentrado em precursores conformacionalmente rígidos, explorar precursores conformacionalmente flexíveis oferece um potencial significativo para desenvolver nanomateriais funcionais complexos com estruturas e propriedades projetadas.

Um estudo liderado pelo Professor Andrew Wee do Departamento de Física da NUS demonstrou seletividade topológica em um precursor conformacionalmente flexível, mTBPT usando dopagem de selênio (Se). O precursor apresenta um anel de triazina com três grupos meta-bromofenil e exibe conformadores com C_3h e C_e simetrias.

Conformadores são moléculas com a mesma fórmula molecular e conectividade de átomos, mas diferem no arranjo espacial de seus átomos devido à rotação em torno de ligações simples. Inicialmente, uma mistura aleatória desses conformadores se forma após a deposição no substrato de cobre (Cu(111)).

Ao dopar com 0,01 monocamada de Se em temperaturas que variam da temperatura ambiente a 365 Kelvin, os pesquisadores alcançaram alta seletividade para o C_3h conformador. Isso melhorou significativamente a homogeneidade estrutural e forma uma estrutura metal-orgânica bidimensional ordenada (MOF). O processo permanece eficaz independentemente da sequência de deposição de mTBPT e Se.

O Dr. Liangliang CAI, pesquisador da equipe, disse: “Usamos uma combinação de microscopia de tunelamento de varredura de alta resolução e espectroscopia com microscopia de força atômica sem contato a uma temperatura baixa de 4 Kelvin para estudar a formação do precursor conformacionalmente flexível mTBPT em um substrato de cobre e sua alta seletividade topológica usando dopagem de selênio.”

A equipe de pesquisa também usou cálculos da teoria funcional da densidade, com e sem Se, para modelar a transformação entre C_e– Com e C_3h−Moieties de Cu no substrato Cu(111) para explicar a alta seletividade topológica do C_3h conformadores por dopagem de Se.

“Entender os efeitos de dopagem, especialmente a dopagem de selênio, é importante em vista do interesse crescente em selenetos bidimensionais e síntese na superfície. Essa percepção pode levar à síntese controlável de nanoestruturas de estrutura orgânica covalente e metalorgânica sob medida no futuro”, acrescentou o Prof. Wee.