Estudo detalha os efeitos da irradiação de compostos baseados em prata por feixe de laser e elétrons

Artigo foi destaque de capa na revista Nano Letters; resultados poderão contribuir para projetar a próxima geração de materiais eletrônicos, no âmbito da indústria de semicondutores e da nanotecnologia

José Tadeu Arantes | Agência FAPESP – Os efeitos da irradiação por laser (LI) e por elétrons (EI) nas propriedades estruturais e eletrônicas de diferentes semicondutores foram investigados em estudo computacional desenvolvido por meio de uma colaboração entre Brasil e Espanha. Artigo a respeito foi publicado como destaque de capa na revista Nano Letters.

O trabalho foi conduzido pelo pós-doutorando Luís Antônio Cabral, com a supervisão do professor Edison Zacarias da Silva. Ambos são do Instituto de Física Gleb Wataghin da Universidade Estadual de Campinas (IFGW-Unicamp).

“Investigamos diferentes haletos de prata [AgX] – cloreto de prata [AgCl], brometo de prata [AgBr] e iodeto de prata [AgI] –, utilizando um modelo de duas temperaturas para modelar o efeito da irradiação por um feixe laser e a dinâmica molecular ab initio com a adição de elétrons para simular o efeito da irradiação por um feixe de elétrons. As simulações de dinâmica molecular ab initio forneceram uma visualização clara de como a temperatura e o número de elétrons afetam a estrutura cristalina e as propriedades eletrônicas dos materiais”, conta Cabral.

Segundo o pesquisador, os resultados mostraram os processos de difusão dos íons Ag+ e X- e a amorfização das redes de AgX. Vale lembrar que a palavra “amorfização” se refere à transformação de materiais cristalinos (compostos por átomos, moléculas ou íons ordenados tridimensionalmente de uma forma periódica) em materiais amorfos (que já não apresentam uma ordenação de longo alcance). Ambas as formas de irradiação resultam em uma perda gradual da estrutura cristalina ordenada de AgX, levando à amorfização. Outro dado importante foi a formação de nanoclusters de prata e de haletos em condições de alta temperatura e alta irradiação eletrônica, o que sugere uma mudança fundamental nas propriedades químicas do material.

O horizonte de aplicação tecnológica inclui a possibilidade de projetar a próxima geração de materiais eletrônicos, no âmbito da indústria de semicondutores e da nanotecnologia.

“Nos últimos anos, as irradiações por laser e elétrons tornaram-se ferramentas poderosas e inovadoras para modificar materiais semicondutores em escalas nanométricas e atômicas. Isso é particularmente promissor para a síntese de novos materiais semicondutores e para aplicações tecnológicas avançadas. Mas requer uma compreensão detalhada da evolução estrutural de processos fora do equilíbrio iniciados por essas irradiações”, explica Silva.

Com o objetivo de beneficiar outros grupos de pesquisadores interessados nos resultados obtidos em simulações computacionais, o professor disponibiliza o seu e-mail para contato: [e-mail]

Os resultados em pauta foram obtidos durante estágio de pós-doutoramento de Cabral no exterior, realizado na Universitat Jaume I, Espanha, onde integrou o grupo de pesquisa do professor Juan Manoel Andres Bort. O estágio foi contemplado com bolsa da FAPESP.

Adicionalmente, o estudo contou com a participação dos professores Edson Roberto Leite, do Laboratório Nacional de Nanotecnologia do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (LNNano-CNPEM); Elson Longo, do Departamento de Química da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar); e Miguel Angel San Miguel Barrera, do Instituto de Química da Unicamp. E foi favorecido também por outros apoios da FAPESP (projetos: 18/20729-9, 13/07296-2, 16/23891-6, 17/26105-4).

O artigo Disentangling the Effects of Laser and Electron Irradiation on AgX (X = Cl, Br, and I): Insights from Quantum Chemical Calculations pode ser acessado em: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c04130.