¿Qué pasaría si un sensor que detecta una cosa pudiera ser parte de la propia cosa? Los ingenieros de Rice University creen que tienen una solución bidimensional para hacer precisamente eso.

Los ingenieros de Rice, liderados por los científicos de materiales Pulickel Ajayan y Jun Lou, han desarrollado un método para hacer sensores de átomos planos que se integran a la perfección con los dispositivos para informar sobre lo que perciben.

Los materiales bidimensionales activos electrónicamente han sido objeto de muchas investigaciones desde la introducción del grafeno en 2004. Aunque a menudo se promocionan por su resistencia, son difíciles de trasladar a donde se necesitan sin destruirlos.

Los grupos Ajayan y Lou, junto con el laboratorio del ingeniero de Rice Jacob Robinson, tener una nueva forma de mantener los materiales y sus circuitos asociados, incluyendo electrodos, intactos cuando se mueven a superficies curvas u otras superficies lisas.

Los resultados de su trabajo aparecen en la revista American Chemical Society ACS Nano .

El equipo de Rice probó el concepto haciendo un fotodetector de seleniuro de indio de 10 nanómetros de espesor con electrodos de oro y colocándolo sobre una fibra óptica. Porque estaba tan cerca el sensor de campo cercano se acopló eficazmente con un campo evanescente (la onda electromagnética oscilante que recorre la superficie de la fibra) y detectó con precisión el flujo de información en el interior.

El beneficio es que estos sensores ahora se pueden incrustar en tales fibras donde pueden monitorear el rendimiento sin agregar peso ni obstaculizar el flujo de la señal.

"Este artículo propone varias posibilidades interesantes para la aplicación de dispositivos 2-D en aplicaciones reales, "Lou dijo". Por ejemplo, Las fibras ópticas en el fondo del océano tienen miles de millas de largo, y si hay un problema es difícil saber dónde ocurrió. Si tiene estos sensores en diferentes ubicaciones, puedes sentir el daño a la fibra ".

Lou dijo que los laboratorios se han vuelto buenos en la transferencia de la creciente lista de materiales 2-D de una superficie a otra, pero la adición de electrodos y otros componentes complica el proceso. "Piense en un transistor, ", dijo." Tiene fuente, electrodos de drenaje y compuerta y un dieléctrico (aislante) en la parte superior, y todos estos deben transferirse intactos. Ese es un gran desafío porque todos esos materiales son diferentes ".

Los materiales crudos 2-D a menudo se mueven con una capa de polimetilmetacrilato (PMMA), más comúnmente conocido como plexiglás, encima, y los investigadores de Rice hacen uso de esa técnica. Pero necesitaban una capa inferior robusta que no solo mantuviera el circuito intacto durante el movimiento, sino que también se pudiera quitar antes de conectar el dispositivo a su objetivo. (El PMMA también se elimina cuando el circuito llega a su destino).

La solución ideal fue polidimetilglutarimida (PMGI), que se puede utilizar como plataforma de fabricación de dispositivos y se puede grabar fácilmente antes de transferirlo al objetivo. "Hemos dedicado bastante tiempo a desarrollar esta capa de sacrificio, ", Dijo Lou. PMGI parece funcionar para cualquier material 2-D, ya que los investigadores también experimentaron con éxito con diselenuro de molibdeno y otros materiales.

Los laboratorios de Rice solo han desarrollado sensores pasivos hasta ahora, pero los investigadores creen que su técnica hará posibles sensores o dispositivos activos para las telecomunicaciones, biosensor, plasmónicos y otras aplicaciones.