En la actualidad, la mayoría de las partes de un teléfono inteligente están hechas de silicio y otros compuestos, que son caras y se rompen con facilidad, pero con casi 1.500 millones de teléfonos inteligentes comprados en todo el mundo el año pasado, los fabricantes buscan algo más duradero y menos costoso.

Dr. Elton Santos de la Escuela de Matemáticas y Física de Queen's University, ha estado trabajando con un equipo de científicos de primer nivel de la Universidad de Stanford, Universidad de California, Universidad Estatal de California y el Instituto Nacional de Ciencia de Materiales en Japón, para crear nuevos dispositivos híbridos dinámicos que sean capaces de conducir electricidad a velocidades sin precedentes y sean livianos, Durable y fácil de fabricar en plantas de semiconductores a gran escala.

El equipo descubrió que al combinar moléculas semiconductoras C ₆₀ con materiales en capas, como el grafeno y el hBN, podrían producir una tecnología de material única, que podría revolucionar el concepto de dispositivos inteligentes.

La combinación ganadora funciona porque hBN proporciona estabilidad, carga de aislamiento y compatibilidad electrónica al grafeno mientras que C ₆₀ puede transformar la luz del sol en electricidad. Cualquier dispositivo inteligente fabricado a partir de esta combinación se beneficiaría de la combinación de características únicas, que no existen en los materiales de forma natural. Este proceso, que se llama sólidos de van der Waals, permite unir y ensamblar compuestos de una manera predefinida.

El Dr. Elton Santos explica:"Nuestros hallazgos muestran que este nuevo 'material milagroso' tiene propiedades físicas similares al silicio, pero ha mejorado la estabilidad química, ligereza y flexibilidad, que potencialmente podría usarse en dispositivos inteligentes y sería mucho menos probable que se rompa.

"El material también podría significar que los dispositivos usan menos energía que antes debido a la arquitectura del dispositivo, por lo que podría haber mejorado la duración de la batería y menos descargas eléctricas".

Añadió:"Al reunir a científicos de todo el mundo con experiencia en química, física y ciencia de los materiales pudimos trabajar juntos y usar simulaciones para predecir cómo todos los materiales podrían funcionar cuando se combinan y, en última instancia, cómo podrían funcionar para ayudar a resolver los problemas cotidianos.

"Esta investigación de vanguardia es oportuna y un tema candente que involucra a actores clave en el campo, lo que abre un camino internacional claro para poner a Queen's en la hoja de ruta de nuevas investigaciones pendientes ".

El proyecto comenzó inicialmente desde el lado de la simulación, donde el Dr. Santos predijo que tal montaje de hBN, el grafeno y el C60 podrían dar como resultado un sólido con nuevas propiedades físicas y químicas notables. Luego, conversó con sus colaboradores el profesor Alex Zettl y la Dra. Claudia Ojeda-Aristizabal de la Universidad de California, y la Universidad de California St en Long Beach (CA) sobre los hallazgos. Hubo una fuerte sinergia entre la teoría y los experimentos a lo largo del proyecto.

El Dr. Santos dijo:"Es una especie de 'proyecto de ensueño' para un teórico, ya que la precisión lograda en los experimentos coincidió notablemente con lo que predije y esto normalmente no es fácil de encontrar. El modelo hizo varias suposiciones que han demostrado ser completamente Derecha."

Los resultados, que han sido publicados en una de las revistas más prestigiosas del mundo ACS Nano , abra las puertas para una mayor exploración de nuevos materiales. Un problema que aún debe resolverse con la investigación actual del equipo es que el grafeno y la nueva arquitectura de materiales carecen de una 'banda prohibida', que es la clave para las operaciones de encendido y apagado realizadas por dispositivos electrónicos.

Sin embargo, El equipo del Dr. Santos ya está buscando una solución potencial:los dicalcogenuros de metales de transición (TMD). Estos son un tema candente en este momento, ya que son muy estables químicamente, tienen grandes fuentes de producción y brechas de banda que rivalizan con Silicon.

Explica:"Al utilizar estos hallazgos, ahora hemos producido una plantilla, pero en el futuro esperamos agregar una función adicional con TMD. Estos son semiconductores, que evitan el problema de la banda prohibida, así que ahora tenemos un transistor real en el horizonte ".