Uno completó una serie de cálculos teóricos para predecir sus propiedades con la ayuda de un enorme centro de computación. El otro lo hizo crecer a granel antes de encerar sus bigotes delgados como un átomo con la ayuda de cinta adhesiva.

Juntos, Los químicos de la Universidad de Nebraska-Lincoln Xiao Cheng Zeng y Alexander Sinitskii han demostrado que un compuesto llamado trisulfuro de titanio podría surgir hacia la vanguardia de los materiales bidimensionales que están ganando popularidad entre los diseñadores de microelectrónica.

El auge de los materiales 2-D (láminas de no más de unos pocos átomos de espesor) comenzó con la demostración de grafeno en 2004, que sigue siendo el material más resistente y delgado que se conoce.

Zeng y Sinitskii han publicado dos estudios recientes que muestran que el trisulfuro de titanio se compara favorablemente no solo con el grafeno, pero también fosforeno y disulfuro de molibdeno, otros materiales 2-D que han demostrado ser muy prometedores para aplicaciones electrónicas.

"Hasta ahora no había interés en las propiedades del trisulfuro de titanio de pocas capas, "dijo Zeng, un profesor de química de la Universidad Ameritas. "Fuimos de los primeros en mirarlos, y estamos muy emocionados por lo que hemos visto ".

El estudio teórico de Zeng reveló que el trisulfuro de titanio 2-D tiene el potencial de transportar electrones más rápido que el fosforeno y el disulfuro de molibdeno. Esta "movilidad de electrones" ayuda a determinar la velocidad de los transistores, los dispositivos que controlan la corriente eléctrica y amplifican la energía eléctrica en tecnologías que van desde teléfonos móviles hasta naves espaciales.

Los transistores también forman el núcleo de los semiconductores, que cambian rápidamente entre un estado "encendido" conductor de corriente y un estado "apagado" de aislamiento de corriente para representar los 1 y 0 de la computación digital.

El grafeno cuenta con una conductividad incomparable, pero, fundamentalmente, carece de la calidad que puede apagarlo:una banda prohibida, que describe la energía necesaria para que los electrones salten de sus órbitas cercanas alrededor de los átomos a una "banda de conducción" externa que promueve la conductividad.

Zeng y Sinitskii encontraron que el trisulfuro de titanio tiene una banda prohibida moderada que se aproxima a la que se encuentra en el silicio favorito de los semiconductores. haciéndolo ideal para el encendido / apagado preciado en tales dispositivos. El material también produce una gran disparidad entre las condiciones de "encendido" y "apagado", lo que ayuda a distinguir entre unos y ceros resultantes.

La banda prohibida del material también le permite absorber partículas elementales de luz conocidas como fotones de la mayor parte del espectro de emisión del sol. Debido a esto, El trisulfuro de titanio también podría resultar útil en diseños de células solares, Sinitskii dijo.

Sinitskii, un profesor asistente de química, siguió los cálculos teóricos de Zeng combinando titanio y azufre para formar un bloque de trisulfuro de titanio. Luego usó cinta adhesiva para arrancar los bigotes microscópicos del compuesto de la misma manera que los pioneros del grafeno lo hicieron con el grafito hace más de una década.

Sinitskii convirtió esos bigotes en transistores y dirigió las pruebas de rendimiento que confirmaron el trabajo de su colega.

"Como teórico, Siempre quiero predecir algo ", Dijo Zeng." El sueño para nosotros es que alguien lo haga en el laboratorio.

"No pude evitar decírselo a Alex. Es uno de los principales expertos del mundo en lo que respecta a la fabricación de materiales bidimensionales, y lo hizo apenas un par de meses después (le pregunté) ".

Sinitskii dijo que los predecesores 2-D del trisulfuro de titanio deberían ayudar a acelerar los esfuerzos de su equipo para estudiarlo y mejorarlo.

"Cuando la gente empezó a trabajar con dispositivos basados ​​en grafeno, el primer material bidimensional, todo era nuevo ", dijo." Los investigadores estudiaron cómo los diferentes parámetros afectan el rendimiento del dispositivo. Cuando empezaron a trabajar en otros materiales 2-D, el conocimiento generado a partir de la investigación del grafeno fue muy útil.

"En nuestro caso, de hecho, estamos en una posición bastante buena, porque podemos aprender mucho de esos estudios anteriores y aplicar los conocimientos previos para hacer mejores transistores a partir del trisulfuro de titanio ".

El estudio reciente de Zeng, publicado en la revista Edición internacional Angewandte Chemie , fue coautor con el investigador postdoctoral Jun Dai. Los investigadores realizaron sus cálculos a través del Holland Computing Center de la UNL.

El estudio dirigido por Sinitskii apareció en la revista Nanoescala .