À medida que a miniaturização de dispositivos semicondutores se aproxima de seus limites físicos, a busca por novos materiais com desempenho superior tornou-se uma questão crucial para a indústria. Uma equipe de pesquisa liderada pelo Professor Associado Hiroo Suzuki, da Universidade de Okayama, pelo Dr. Kaoru Hisama, da Universidade de Shinshu, e pelo Dr. Shun Fujii, da Universidade de Keio, avançou no estudo do mecanismo de crescimento de semicondutores bidimensionais. Utilizando tecnologia de observação in situ, a equipe capturou, pela primeira vez, o processo de formação do material em um microrreator em escala atômica e em tempo real. Essa conquista foi publicada na revista *Advanced Science* em 12 de dezembro de 2025.
Semicondutores bidimensionais, como os dicalcogenetos de metais de transição, são considerados importantes materiais candidatos para a era pós-silício devido à sua espessura em nível atômico e propriedades elétricas únicas. No entanto, obter um controle preciso sobre a qualidade do crescimento de seus cristais sempre representou um desafio. Com base na tecnologia de síntese em microrreatores desenvolvida anteriormente, a equipe de pesquisa construiu um sistema de deposição química de vapor aquecido por infravermelho, permitindo a observação direta do processo de crescimento cristalino.
Ao ajustar as condições de fornecimento de precursores e enxofre, os pesquisadores identificaram diversos padrões de crescimento, incluindo cristais triangulares, grandes cristais hexagonais e cristais em forma de fita que podem se curvar de acordo com as características do substrato. Uma descoberta fundamental é que a introdução de enxofre reduz o ponto de fusão e a tensão superficial das gotículas de precursor, aumentando sua fluidez. Essas gotículas podem se mover sobre a superfície do substrato por meio do efeito Marangoni, fornecendo continuamente matéria-prima para a frente de crescimento.
O Dr. Kaoru Hisama afirmou: "Observar o movimento das gotículas e promover diretamente o crescimento cristalino é um ponto de virada. Isso nos permite confirmar mecanismos de crescimento que antes só podiam ser inferidos." Este trabalho de observação em tempo real revela a correlação entre as condições de crescimento e a morfologia e qualidade final do cristal, fornecendo uma base para o projeto e a síntese direcionados de materiais bidimensionais funcionais.
O professor associado Hiroo Suzuki resumiu: "Esta pesquisa demonstra que a observação direta é fundamental para o controle preciso de materiais. Ao compreendermos como os semicondutores bidimensionais crescem, podemos projetar dispositivos eletrônicos de última geração desde o nível atômico." Espera-se que o mecanismo revelado nesta pesquisa impulsione o desenvolvimento de aplicações futuras em áreas como eletrônica de baixo consumo de energia, sensores flexíveis e chips altamente integrados.
