En un paso hacia una era post-grafeno de nuevos materiales para aplicaciones electrónicas, un equipo internacional de investigadores, incluidos científicos de la Universidad de California, Orilla, ha encontrado una forma nueva y emocionante de dilucidar las propiedades de los nuevos semiconductores bidimensionales. Estos materiales tienen propiedades únicas que prometen una mejor integración de la comunicación óptica con los dispositivos tradicionales basados ​​en silicio.

Los investigadores fabricaron una película delgada de una sola capa atómica de disulfuro de molibdeno (MoS ₂ ) sobre un sustrato de niobato de litio (LiNbO ₃ ). LiNbO ₃ se utiliza en muchos dispositivos electrónicos que se ocupan de señales de alta frecuencia, como teléfonos móviles o instalaciones de radar. Aplicar pulsos eléctricos a LiNbO ₃ , Los investigadores crearon ondas sonoras de muy alta frecuencia, "ondas acústicas de superficie", que corren a lo largo de la superficie de LiNbO. ₃ , similar a los temblores de un terremoto en tierra. Celulares, por ejemplo, use resonancias de estas ondas superficiales para filtrar señales eléctricas de una manera similar a una copa de vino que resuena cuando una voz la golpea exactamente en el tono correcto.

Específicamente, el equipo de investigación utilizó las ondas superficiales de LiNbO ₃ para escuchar cómo la iluminación de LiNbO ₃ por luz láser cambia las propiedades eléctricas de MoS ₂ .

"El tono con el que resuena una copa de vino cambia a medida que la llenas. Si la haces sonar con una cuchara, puedes escuchar ese tono. Con la práctica, puede adivinar por el tono qué tan llena está la copa de vino sin mirarla, "explicó Ludwig Bartels, profesor de química que dirigió el equipo de UC Riverside. "En una forma similar, podemos 'escuchar' el LiNbO ₃ ondas sonoras e infiera cuánta corriente permitió que la luz láser fluyera en el MoS ₂ . También fabricamos estructuras de transistores en el MoS ₂ películas y demostró que de hecho nuestro análisis es correcto ".

Los resultados del estudio aparecieron en línea la semana pasada en Comunicaciones de la naturaleza .

"La naturaleza bien establecida de los sustratos y los procesos para crear ondas acústicas superficiales hace que la nueva técnica sea fácil y esté lista para ser aplicada, Bartels dijo. En particular, incluso remoto, las aplicaciones de detección inalámbrica parecen estar al alcance ".

El proyecto de investigación fue el resultado de la colaboración entre estudiantes e investigadores de UC Riverside y la Universidad de Augsburg, Alemania.

Para este proyecto, El laboratorio de Bartels se benefició enormemente de la experiencia complementaria entre las dos universidades, permitiendo a los investigadores explorar nuevas perspectivas. La fabricación del material se llevó a cabo en la UCR en el laboratorio de Bartels, seguido de la integración de dispositivos en Bavaria.

"Fue realmente emocionante ver cómo nuestros estudiantes obtuvieron estos resultados fascinantes al combinar los materiales 2D de California y nuestra experiencia en ondas acústicas de superficie, "dijo Hubert Krenner, miembro de la Iniciativa de Nanosistemas del Clúster de Excelencia de Múnich (NIM), Alemania, quien dirigió el proyecto en la Universidad de Augsburg junto con Achim Wixforth. El estudiante graduado de la UCR Edwin Preciado y el recién graduado de la Universidad de Augsburg Florian J. R. Schülein encabezaron el proyecto de investigación en los laboratorios de investigación de Bartels y Krenner, respectivamente.

"La colaboración internacional y mi capacidad para realizar trabajos de investigación en Alemania fueron cruciales para el éxito de este proyecto, ", Dijo Preciado." Aprendí mucho quedándome unos meses en Augsburgo. Me proporcionó experiencia y habilidades que de otro modo no habría podido adquirir fácilmente ".

Igualmente, Sebastian Hammer, estudiante de posgrado en la Universidad de Augsburgo, trabajó en el laboratorio de Bartels este verano fabricando un nuevo lote de dispositivos en una extensión del proyecto actual.