Unir diferentes tipos de materiales puede conducir a todo tipo de avances. Es una habilidad esencial que permitió a los humanos hacer de todo, desde rascacielos (reforzando el hormigón con acero) hasta células solares (colocando materiales en capas para agrupar electrones).

En electrónica, Unir diferentes materiales produce heterouniones:los componentes más fundamentales de las células solares, LEDs y chips de computadora. Cuanto más suave sea la costura entre dos materiales, cuanto más fácilmente fluyan los electrones a través de él, que es esencial para el buen funcionamiento de los dispositivos electrónicos. Pero están formados por cristales, entramados rígidos de átomos, y no les gusta que los mezclen.

En un estudio publicado el 8 de marzo en Ciencias , Científicos de la Universidad de Cornell y la Universidad de Chicago revelaron una técnica para "coser" dos parches de cristales a la perfección para crear telas atómicamente delgadas.

El equipo quería hacer esto cosiendo diferentes telas, Cristales de tres átomos de espesor. "Por lo general, estos se cultivan en etapas en condiciones muy diferentes; cultive un material primero, detener el crecimiento, cambiar la condición, y empezar de nuevo para hacer crecer otro material, "dijo Jiwoong Park, profesor de química en la Universidad de Chicago, y autor principal del estudio.

Los materiales de una sola capa resultantes son los más perfectamente alineados jamás cultivados, según los investigadores. La transición más suave significa que en los puntos donde las dos celosías se encuentran, una celosía se estira o crece para encontrarse con la otra, en lugar de dejar agujeros u otros defectos.

"Si piensa en los materiales como dos tipos diferentes de tela, con dos recuentos de hilos diferentes, donde cada fila de átomos representa un hilo, luego estamos tratando de unirlos hilo a hilo sin hilos sueltos, "dijo David A. Muller, Profesor de Cornell de física aplicada e ingeniería y codirector del Instituto Kavli en Cornell para la ciencia a nanoescala, y autor principal del estudio. "Con un nuevo tipo de detector de electrones, básicamente un detector de electrones cámara súper sensible:pudimos medir el estiramiento de los materiales desde donde se unieron a escala atómica hasta cómo encajaba toda la hoja, y hacerlo con una precisión mejor que un tercio del uno por ciento de la distancia entre átomos ".

Las costuras atómicas están tan apretadas, el microscopio reveló que el más grande de los dos materiales se arruga un poco alrededor de la articulación.

"La formación de ondas en estos materiales 2-D tensos nos proporcionó un terreno fértil para explorar cómo los modelos macroscópicos para la energía elástica se pueden combinar con teorías microscópicas para las fuertes interacciones subyacentes de van der Waals, "dijo Robert A. DiStasio Jr., profesor asistente en el Departamento de Química y Biología Química de Cornell en la Facultad de Artes y Ciencias, y uno de los autores principales del artículo.

Decidieron probar su rendimiento en uno de los dispositivos electrónicos más utilizados:un diodo. Se unen dos tipos de material, y se supone que los electrones pueden fluir en una dirección a través de la "tela, "pero no el otro.

El diodo se encendió. "Fue emocionante ver brillar estos LED de tres átomos de espesor. Vimos un rendimiento excelente, el más conocido por este tipo de materiales, "dijo Saien Xie, un estudiante graduado de Cornell en ingeniería y primer autor del artículo.

El descubrimiento abre algunas ideas interesantes para la electrónica. Los dispositivos como los LED están actualmente apilados en capas (3-D versus 2-D) y generalmente están en una superficie rígida. Pero la nueva técnica podría permitir nuevas configuraciones, como LED flexibles o circuitos 2-D de átomos de espesor que funcionan horizontal y lateralmente.

Park notó que el estiramiento y la compresión cambiaron el color de los cristales debido a los efectos de la mecánica cuántica. Esto sugiere potencial para sensores de luz y LED que podrían ajustarse a diferentes colores, por ejemplo, o telas sensibles a la tensión que cambian de color a medida que se estiran.

"Esto es tan desconocido que ni siquiera conocemos todas las posibilidades que tiene todavía, ", Dijo Park." Incluso hace dos años hubiera sido inimaginable ".