En años recientes, Los materiales en capas atómicamente planas han ganado una atención significativa debido a sus perspectivas para la construcción de dispositivos electrónicos de alta velocidad y baja potencia. El más conocido entre esos materiales es el grafeno, una sola hoja de átomos de carbono. Entre las cualidades únicas de esta familia de materiales está que se pueden apilar unos sobre otros como piezas de Lego para crear materiales electrónicos artificiales.

Sin embargo, mientras que estas heteroestructuras de van der Waals (vdW) son críticas para muchos estudios científicos y aplicaciones tecnológicas de materiales estratificados, Todavía faltan métodos eficientes para construir diversas heteroestructuras de vdW.

Un equipo de investigadores ha encontrado un método versátil para la construcción de heteroestructuras vdW de alta calidad. El trabajo es una colaboración entre el laboratorio de Davood Shahrjerdi, profesor de Ingeniería Eléctrica e Informática en la Escuela de Ingeniería de NYU Tandon y miembro de la facultad de NYU WIRELESS; un grupo dirigido por Javad Shabani en el Centro de Fenómenos Cuánticos, Universidad de Nueva York; y Kenji Watanabe y Takashi Taniguchi del Instituto Nacional de Ciencia de Materiales, Japón. Su estudio fue publicado esta semana en Comunicaciones de la naturaleza .

Un paso crucial para la construcción de heteroestructuras de grafeno vdW es la producción de grandes escamas de grafeno monocapa sobre un sustrato, un proceso llamado "exfoliación" mecánica. Luego, la operación implica transferir las escamas de grafeno a una ubicación objetivo para el ensamblaje de la heteroestructura de vdW. Por lo tanto, un sustrato óptimo permitiría exfoliar de manera eficiente y consistente grandes escamas de grafeno monocapa y posteriormente liberarlas a pedido para construir una heteroestructura de vdW.

El equipo de investigación aplicó una solución simple pero elegante a este desafío que implica el uso de una película polimérica de función dual con un espesor de menos de cinco nanómetros (menos de 1/10, 000th del ancho de un cabello humano). Esta modificación les permite "afinar" las propiedades de la película de modo que promueva la exfoliación del grafeno monocapa. Luego, para el montaje tipo Lego, disuelven la película polimérica debajo de la monocapa de grafeno con una gota de agua, liberando el grafeno del sustrato.

"Nuestro método de construcción es simple, alto rendimiento, y generalizable a diferentes materiales estratificados, "explicó Shahrjerdi." Nos permitió optimizar el paso de exfoliación independientemente del paso de transferencia de capa y viceversa, dando como resultado dos resultados principales:un método de exfoliación consistente para producir grandes escamas monocapa y una transferencia de capas de alto rendimiento de escamas exfoliadas. También, utilizando grafeno como material modelo, además establecimos las notables propiedades materiales y electrónicas de las heteroestructuras resultantes ".