Los científicos de EPFL han desarrollado un método para cambiar las propiedades físicas de los materiales 2-D de forma permanente utilizando una punta nanométrica. Su enfoque que implica deformar los materiales, allana el camino para el uso de estos materiales en dispositivos electrónicos y optoelectrónicos.

Todos los materiales tienen su propio conjunto de propiedades:pueden ser aislantes, semiconductora, metálico, transparente o flexible, por ejemplo. Algunos combinan varias propiedades muy útiles, que es el caso de los materiales 2-D. Compuesto por solo una o pocas capas de átomos, estos materiales son muy prometedores para la fabricación de dispositivos electrónicos y optoelectrónicos de próxima generación.

"En nuestro campo, el silicio sigue siendo el rey. Pero está llegando a sus límites para algunos dispositivos electrónicos, como los que necesitan ser flexibles o transparentes. Los materiales 2-D podrían ser una alternativa viable, "dice Jürgen Brugger, el profesor que dirige el Laboratorio de Microsistemas 1 de la Escuela de Ingeniería de EPFL.

Personalización de propiedades para aplicaciones específicas

Antes de que se puedan utilizar materiales 2-D, necesitan estar estructurados, lo que significa cortarlos en el tamaño y la forma adecuados para la aplicación dada. Sus propiedades físicas (como la banda prohibida) también deben ajustarse, tanto en todo el material como en ubicaciones específicas. Científicos del Laboratorio de Microsistemas 1, trabajando en asociación con ETH Zurich e IBM, han desarrollado un nuevo método para alterar las propiedades de estos materiales.

Materiales deformantes con punta nanométrica

El equipo de investigación utilizó litografía con sonda de barrido térmico (t-SPL), lo que implica colocar una punta nanométrica calentada sobre el material y ejercer presión para crear la forma deseada; en este caso, ondulado, mientras controla cuidadosamente la fuerza y ​​la temperatura. "Ya existen varios métodos para deformar materiales 2-D a nivel mundial y local. Pero nuestro enfoque termomecánico puede crear deformaciones más grandes y, por lo tanto, producir variaciones más amplias en las propiedades físicas de un material, "dice Ana Conde-Rubio, un científico en el laboratorio de EPFL. Más específicamente, el nuevo método puede cambiar la brecha de energía entre la banda de valencia y la banda de conducción, alterando consecuentemente las propiedades ópticas y electrónicas del material. Y este cambio en la banda prohibida se puede realizar localmente con una resolución espacial de hasta 20 nanómetros.

Una sola herramienta para cortar y modificar materiales 2-D

Los científicos ya habían desarrollado un método para cortar materiales 2-D con alta precisión. Ahora su objetivo es combinar ese método con esta nueva forma de cambiar las propiedades del material. "Con la misma herramienta, el t-SPL, podremos fabricar dispositivos con la forma deseada, dimensiones y propiedades físicas, con una resolución de hasta 10 nanómetros "dice Xia Liu, otro científico en el laboratorio de Brugger. Los hallazgos del equipo se han publicado en Nano letras .

Su trabajo forma parte de un proyecto de investigación más amplio para desarrollar nuevos procesos de fabricación y modificación de materiales poliméricos para wearables e implantables. El objetivo es permitir la transición de la producción a escala de laboratorio a la producción a escala industrial de dispositivos de próxima generación.