Los nanocientíficos de la Universidad Northwestern han desarrollado un plan para fabricar nuevas heteroestructuras a partir de diferentes tipos de materiales 2-D. Los materiales 2-D son capas de un solo átomo que se pueden apilar como "bloques de construcción nano entrelazados". Los científicos y físicos de materiales están entusiasmados con las propiedades de los materiales 2-D y sus posibles aplicaciones. Los investigadores describen su plan en el Revista de física aplicada .

"Hemos delineado una forma determinista y fácilmente desplegable de apilar y unir estas capas individuales en órdenes que no se ven en la naturaleza, "dijo Jeffrey Cain, un autor del artículo que anteriormente estuvo en la Universidad Northwestern pero ahora está en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y la Universidad de California.

Cain explicó que para los nanocientíficos, "el sueño" es combinar materiales 2-D en cualquier orden y recopilar una biblioteca de estas heteroestructuras con sus propiedades documentadas. Luego, los científicos pueden seleccionar heteroestructuras apropiadas de la biblioteca para sus aplicaciones deseadas. Por ejemplo, la industria de la computación está tratando de hacer que los transistores sean más pequeños y rápidos para aumentar la potencia informática. Se podría usar un semiconductor a nanoescala con propiedades electrónicas favorables para fabricar transistores en computadoras de próxima generación.

Hasta aquí, los nanocientíficos han carecido de métodos claros para fabricar heteroestructuras, y aún no he podido desarrollar esta biblioteca. En este trabajo, los científicos buscaron resolver estos problemas de fabricación. Después de identificar las tendencias en la literatura, probaron diferentes condiciones para trazar los diferentes parámetros requeridos para desarrollar heteroestructuras específicas a partir de cuatro tipos de materiales 2-D:disulfuro de molibdeno y diselenuro, y disulfuro y diselenuro de tungsteno. Para caracterizar completamente los productos finales atómicamente delgados, los científicos utilizaron técnicas de microscopía y espectrometría.

El grupo se inspiró en la ciencia de los diagramas de transformación de tiempo-temperatura en materiales clásicos, que traza perfiles de calentamiento y enfriamiento para generar microestructuras metálicas precisas. Basado en este método, los investigadores empaquetaron sus hallazgos en una técnica esquemática:el Diagrama de Arquitectura de Tiempo-Temperatura.

"La gente había escrito artículos sobre morfologías específicas, pero lo hemos unificado todo y habilitado la generación de estas morfologías con una técnica, "Dijo Cain.

Los diagramas unificados de tiempo-temperatura-arquitectura proporcionan instrucciones para las condiciones exactas requeridas para generar numerosas morfologías y composiciones de heteroestructura. Usando estos diagramas, los investigadores desarrollaron una biblioteca única de nanoestructuras con propiedades físicas de interés para físicos y científicos de materiales. Los científicos de la Northwestern University ahora están examinando los comportamientos mostrados por algunos materiales en su biblioteca, como el flujo de electrones a través de las uniones cosidas entre materiales.

Los investigadores esperan que su diseño de anteproyecto sea útil para la fabricación de heteroestructura más allá de los primeros cuatro materiales. "Nuestros diagramas específicos necesitarían revisiones en el contexto de cada nuevo material, pero pensamos que esta idea es aplicable y extensible a otros sistemas materiales, "Dijo Cain.