Este diagrama muestra una sola capa de película delgada de MoSe2 (bolas verdes y amarillas) que crece sobre una capa de grafeno (bolas negras) que se ha formado en la superficie de un sustrato de carburo de silicio. Los científicos que hicieron el material y midieron los detalles de su estructura electrónica descubrieron que es un ajuste natural para hacer delgados, Electrónica flexible basada en luz. Crédito:Yi Zhang / Stanford Institute for Materials and Energy Sciences and Advanced Light Source, Laboratorio de Berkeley
(Phys.org) —Científicos de SLAC, Stanford y Berkeley Lab cultivaron láminas de un material exótico en una sola capa atómica y midieron su estructura electrónica por primera vez. Descubrieron que es un ajuste natural para adelgazar, Electrónica flexible basada en luz.
En un estudio publicado el 22 de diciembre en Nanotecnología de la naturaleza , los investigadores dan una receta para hacer las hojas más delgadas posibles del material, llamado diselenuro de molibdeno o MoSe 2 , de una manera controlada con precisión, utilizando una técnica que es común en la fabricación de productos electrónicos.
"Encontramos la receta correcta, y lo proporcionamos en el papel para que la gente pueda desarrollarlo más con fines industriales, "dijo Sung-Kwan Mo, un científico de rayos en la Fuente de luz avanzada (ALS) del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, donde se hizo el material.
"Según las pruebas realizadas en la ALS y en Stanford, ahora podemos decir MoSe 2 tiene posibles aplicaciones en dispositivos fotoelectrónicos, como detectores de luz y células solares, "dijo Yi Zhang, un investigador postdoctoral que diseñó y construyó el equipo utilizado para hacer las láminas delgadas, y el primer autor del informe. El material también tiene potencial para nuevos tipos de electrónica que aún están en el futuro, él dijo. Zhang está afiliado a Berkeley Lab y al Instituto Stanford de Ciencias de los Materiales y la Energía, que se ejecuta en conjunto con SLAC National Accelerator Laboratory.
Hojas atómicas individuales de MoSe 2 han estado generando mucho interés científico últimamente porque pertenecen a una pequeña clase de materiales que absorben la luz y brillan con gran eficacia.
Pero hasta ahora nadie había podido hacer capas extremadamente delgadas de MoSe 2 en cantidades significativas y observar directamente la evolución de su estructura electrónica. Esto es importante porque el comportamiento electrónico de un material puede cambiar fundamentalmente, y de formas útiles, cuando sus electrones están confinados a capas tan delgadas.
Para hacer las sábanas Los investigadores calentaron el molibdeno y el selenio en una cámara de vacío en el ALS hasta que se evaporaron. Los dos elementos se combinaron y se depositaron como un delgado, película de alta calidad. Al modificar el proceso, conocida como epitaxia de haz molecular, los científicos pudieron hacer crecer películas que tenían de una a ocho capas atómicas de espesor.
El equipo examinó la estructura electrónica de la película con el potente haz de rayos X del ALS, y luego con equipo en Stanford. Encontraron la primera evidencia experimental directa de que el material cambia abruptamente la estructura electrónica, convirtiéndose en un absorbente y emisor de luz visible mucho más eficiente, cuando se hace en láminas que son atómicamente delgadas.
El equipo también descubrió que los electrones con diferentes espines, descritos como "arriba" o "abajo", viajan a lo largo de diferentes caminos y en direcciones opuestas a través de la estructura hexagonal de MoSe de una sola capa. 2 . Esto podría resultar útil en "espintrónica, "una tecnología de próxima generación que utilizaría los espines de los electrones, en lugar de su cargo, para llevar y almacenar información, dijo Yongtao Cui, un investigador postdoctoral de Stanford que participó en la prueba de la película.
La estructura novedosa de MoSe2 también puede prestarse a un concepto aún más nuevo llamado "Valleytronics, "en el que tanto el giro como la carga se utilizan para transportar y almacenar información. Esta idea surgió en 2002; como la espintrónica, se está explorando con entusiasmo como una forma potencial de continuar la tendencia hacia más rápido, dispositivos electrónicos más baratos.
"Este campo aún se encuentra en la etapa inicial de desarrollo, ", Dijo Cui." La gente tiene estas aplicaciones en mente, pero a medida que avanza la investigación, pueden descubrir nuevos aspectos de estos materiales, y posiblemente nuevas aplicaciones ".
