Por primera vez, Se cultivaron monocapas de dicalcogenuros de metales de transición con excelentes propiedades ópticas. Un equipo de físicos de la Universidad de Varsovia logró superar las dificultades técnicas que enfrentan la industria y los científicos de todo el mundo, a saber, el tamaño muy limitado, heterogeneidad, y ampliación de las líneas espectrales de los materiales fabricados. Las monocapas sin estos defectos se cultivaron mediante epitaxia de haz molecular sobre sustratos de nitruro de boro atómicamente planos.

Cristales bidimensionales con estructura de panal, incluido el famoso grafeno, ya han revolucionado la nanociencia y tienen el potencial de revolucionar las tecnologías comunes, así como. Por lo tanto, es muy deseable desarrollar métodos a escala industrial para su producción.

Sin embargo, a pesar de inversiones sustanciales en el desarrollo de técnicas de crecimiento para cristales atómicamente delgados, las monocapas de mejor calidad todavía se obtienen mediante exfoliación, es decir, debido al desprendimiento mecánico de capas atómicas individuales del cristal a granel. Por ejemplo, Las escamas de grafeno exfoliadas a partir de grafito a granel exhiben propiedades eléctricas superiores en comparación con el grafeno cultivado. A diferencia de, el tamaño de las monocapas exfoliadas mecánicamente es bastante pequeño.

Similar, Las propiedades ópticas de los dicalcogenuros de metales de transición bidimensionales (por ejemplo, diselenuro de molibdeno) se revelan completamente solo para las capas obtenidas como resultado de la exfoliación y después de haber sido sometidas a un tratamiento mecánico adicional. como colocarlos entre capas de nitruro de boro. Sin embargo, Como ya fue mencionado, esta técnica no conduce a cristales atómicamente delgados a mayor escala, resultando en heterogeneidad, tamaño limitado, e incluso a la aparición de corrugaciones, burbujas y bordes irregulares.

Por eso, Es crucial desarrollar una técnica para el cultivo de dicalcogenuros de metales de transición bidimensionales que permita la producción de monocapas con una gran superficie. En la actualidad, una de las tecnologías más avanzadas para producir cristales semiconductores delgados es la epitaxia de haz molecular (MBE). Proporciona estructuras de baja dimensión en grandes obleas, con alta homogeneidad, pero su eficacia en la producción de dicalcogenuros de metales de transición ha sido muy limitada hasta ahora. En particular, las propiedades ópticas de las monocapas cultivadas con MBE han sido hasta ahora bastante modestas, p.ej. las líneas espectrales han sido amplias y débiles, mostrando pocas perspectivas para el uso de las espectaculares propiedades ópticas de los dicalcogenuros de metales de transición a mayor escala.

Es en esta área donde los investigadores de la Facultad de Física de la Universidad de Varsovia lograron un gran avance. En colaboración con varios laboratorios de Europa y Japón, llevaron a cabo una serie de estudios sobre el crecimiento de monocapas de dicalcogenuros de metales de transición sobre un sustrato de nitruro de boro atómicamente plano. De este modo, utilizando el método MBE, obtuvieron cristales planos, igual en tamaño al sustrato, mostrando parámetros uniformes en toda la superficie, incluidas, lo que es más valioso, excelentes propiedades ópticas.

Los resultados del trabajo se acaban de publicar en el último volumen de la prestigiosa revista Nano letras . El descubrimiento dirige la investigación futura sobre la producción industrial de materiales atómicamente delgados. En particular, indica la necesidad de desarrollar obleas de nitruro de boro atómicamente planas más grandes. En tales obleas, será posible cultivar monocapas con la calidad óptica, dimensiones, y homogeneidad requerida para aplicaciones optoelectrónicas.