La puerta al desarrollo de dispositivos electrónicos superiores, como circuitos flexibles, ha sido impulsado por el modelado de los investigadores de A * STAR de posibles métodos para fabricar uno de los ingredientes cruciales.

El fosforo es una forma bidimensional (2D) del elemento fósforo. A pesar de tener propiedades electrónicas superiores a otros materiales 2D como el grafeno (carbono 2D) y el siliceno (silicio 2D), El potencial de aplicación del fosforeno en dispositivos de alto rendimiento se ha visto limitado por la dificultad de producir de forma fiable cantidades comercialmente viables en grandes cantidades. delgada, forma de nanohoja de alta calidad.

En el presente, El fosforeno solo se puede obtener mediante exfoliación mecánica y química del fósforo negro, que es costoso y produce bajos rendimientos de películas irregulares. Otros materiales 2D, como el grafeno y el disulfuro de molibdeno, se pueden cultivar directamente mediante la deposición de vapor químico y la deposición física de vapor. pero no existen tales métodos para cultivar fosforeno.

El nuevo modelo desarrollado por Junfeng Gao y sus colegas del Instituto A * STAR de Computación de Alto Rendimiento permitirá a los investigadores abordar este desafiante problema técnico al elegir las mejores condiciones de proceso para el crecimiento de grandes empresas, fosforeno de alta calidad directamente sobre una superficie.

Gao y el equipo intentaron encontrar la mejor manera de cultivar capas individuales de fosforeno de alta calidad directamente en una superficie modelando el efecto de diferentes sustratos en el crecimiento de una escama de fosforeno que contiene solo 27 átomos.

"La estabilidad de la nanoflake en crecimiento es muy sensible al sustrato y crucial para su crecimiento continuo, "explica Gao." Si la fuerza de interacción es demasiado débil, el sustrato hace que la escama se combe; pero si la interacción es demasiado fuerte, los enlaces internos entre los átomos de fosforeno se romperán y se podrá formar una aleación ".

Los investigadores compararon el efecto de dos sustratos diferentes sobre el crecimiento de la nanoflake de fosforeno, un sustrato de cobre, comúnmente utilizado para cultivar grafeno, que se une al fosforeno a través de fuertes procesos químicos, y un sustrato de nitruro de boro de hidrógeno hexagonal (h-BN) que se acopla con el fosforeno a través de enlaces débiles de van der Waals.

El sustrato de cobre hizo que la nanoescama se rompiera, mientras que el h-BN no pudo estabilizar su estructura plana. Al aumentar la fuerza de la unión entre el nanoflake y el sustrato h-BN, sus simulaciones mostraron que se mantuvo el crecimiento 2D del fosforeno. "Nuestro trabajo es el primer intento de explorar el crecimiento directo de fosforeno y proporciona una guía en la búsqueda de sustratos adecuados, "dice Gao.