El estudiante de doctorado FLEET Matthias Wurdack. Crédito:Phil Dooley ANU
Un equipo internacional de científicos ha inventado el equivalente a una armadura corporal para sistemas cuánticos extremadamente frágiles. lo que los hará lo suficientemente robustos como para ser utilizados como base para una nueva generación de electrónica de baja energía.
Los científicos aplicaron la armadura aplastando suavemente gotas de galio metálico líquido sobre los materiales, recubriéndolos con óxido de galio.
La protección es crucial para materiales delgados como el grafeno, que tienen un solo átomo de espesor, esencialmente bidimensionales (2-D), y por lo tanto se dañan fácilmente con la tecnología de capas convencional, dijo Matthias Wurdack, quién es el autor principal de la publicación del grupo en Materiales avanzados .
"La capa protectora funciona básicamente como una armadura corporal para el material atómicamente delgado, protege contra partículas de alta energía, lo que le causaría un gran daño, manteniendo plenamente sus propiedades optoelectrónicas y su funcionalidad, "dijo el Sr. Wurdack, un doctorado estudiante en el Centro de Física No Lineal (NLPC) de la Escuela de Investigación de Física, y el Centro de Excelencia FLEET ARC.
La nueva técnica abre el camino para que se expanda una industria basada en la electrónica ultradelgada, dicho líder del equipo de investigación, Profesora Elena Ostrovskaya, también de NLPC y FLEET.
"Los materiales bidimensionales tienen propiedades extraordinarias, como una resistencia extremadamente baja o interacciones altamente eficientes con la luz".
"Debido a estas propiedades, podrían tener un papel importante en la lucha contra el cambio climático".
Ocho por ciento del consumo mundial de electricidad en 2020, se debió a las tecnologías de la información, incluyendo computadoras, teléfonos inteligentes y grandes centros de datos de gigantes tecnológicos como Google y Amazon. Se prevé que esa cifra se duplique cada década a medida que se dispara la demanda de servicios de inteligencia artificial y dispositivos inteligentes.
Sin embargo, este trabajo promete alternativas de menor energía para la electrónica y la optoelectrónica, aprovechando el rendimiento superior de los materiales semiconductores 2-D, como el disulfuro de tungsteno, que se utilizó en este estudio.
Heteroestructura de disulfuro de tungsteno / óxido de galio. Crédito:FLOTA
El uso de materiales 2-D para fabricar dispositivos más eficientes tendrá ventajas más allá de la reducción de las emisiones de carbono, dice el señor Wurdack.
"La tecnología 2-D también podría permitir sensores súper eficientes en naves espaciales, o procesadores en dispositivos de Internet de las cosas que están menos limitados por la duración de la batería ".
El equipo creó su capa protectora exponiendo al aire una gota de galio líquido, que inmediatamente formó una capa perfectamente uniforme de óxido de galio en su superficie de apenas tres nanómetros de espesor.
Al aplastar la gota sobre el material 2-D con un portaobjetos de vidrio, la capa de óxido de galio se puede transferir del galio líquido a toda la superficie del material, hasta centímetros en escala.
Debido a que este óxido de galio ultrafino es un vidrio amorfo aislante, conserva las propiedades optoelectrónicas del semiconductor 2-D subyacente. El vidrio de óxido de galio también puede mejorar estas propiedades a temperaturas criogénicas y protege bien contra otros materiales depositados en la parte superior. Esto permite la fabricación de sofisticados, dispositivos ópticos y electrónicos a nanoescala en capas, como diodos emisores de luz, láseres y transistores.
"Hemos generado una buena alternativa a la tecnología existente que se puede escalar para aplicaciones industriales, "Dijo el señor Wurdack.
"Esperamos encontrar socios de la industria que trabajen con nosotros para desarrollar una impresora de capa protectora basada en esta tecnología, que puede ir a cualquier laboratorio, como una máquina de litografía ".
"¡Sería emocionante ver cómo una investigación fundamental como esta se abre camino en la industria!"
"Ultrathin Ga 2 O 3 Vidrio:un material de pasivación y protección a gran escala para WS monocapa 2 "fue publicado en Materiales avanzados en diciembre de 2020.
