Investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio han desarrollado una forma de producir monocapas de alta calidad de una selección de diferentes dicalcogenuros de metales de transición que se unen en una costura atómicamente delgada. Al recubrir esta capa con un gel de iones, una mezcla de un líquido iónico y un polímero, podrían excitar la emisión de luz a lo largo de la costura. También se descubrió que la luz estaba naturalmente polarizada circularmente, producto de la tensión personalizable a través del límite. Sus resultados se publican en Advanced Functional Materials

Los diodos emisores de luz (LED) se han vuelto omnipresentes gracias a su impacto revolucionario en casi todas las formas de iluminación. Pero a medida que nuestras necesidades se diversifican y las demandas de rendimiento crecen, sigue existiendo una clara necesidad de soluciones aún más eficientes desde el punto de vista energético. Una de estas opciones implica la aplicación de heteroestructuras en el plano, donde capas ultrafinas de diferentes materiales se modelan sobre superficies para producir límites. En el caso de los LED, aquí es donde los electrones y los "agujeros" (vacíos móviles en los materiales semiconductores) se recombinan para producir luz. La eficiencia, la funcionalidad y el alcance de las aplicaciones de tales estructuras están determinados no solo por los materiales utilizados, sino también por las dimensiones y la naturaleza de los límites, lo que ha llevado a una gran cantidad de investigación para controlar su estructura a nanoescala.

Un equipo de investigadores dirigido por el Profesor Asociado Yasumitsu Miyata de la Universidad Metropolitana de Tokio, el Profesor Asistente Jiang Pu y el Profesor Taishi Takenobu de la Universidad de Nagoya han estado investigando el uso de una clase de materiales conocidos como dicalcogenuros de metales de transición (TMDC), una familia de sustancias que contienen un elemento del grupo 16 de la tabla periódica y un metal de transición. Han estado utilizando una técnica conocida como deposición química de vapor para depositar de forma controlada elementos sobre superficies para crear monocapas atómicamente delgadas; gran parte de su trabajo ha tenido que ver con cómo se pueden variar dichas monocapas para crear patrones con diferentes regiones hechas de diferentes TMDC.

Ahora, el mismo equipo ha logrado refinar significativamente esta tecnología. Rediseñaron su cámara de crecimiento para que los diferentes materiales pudieran moverse más cerca del sustrato en una secuencia establecida; también introdujeron aditivos para cambiar la temperatura de vaporización de cada componente, lo que permitió optimizar las condiciones para el crecimiento de capas cristalinas de alta calidad.

Como resultado, lograron usar cuatro TMDC diferentes para crear seis tipos diferentes de "costuras" nítidas y atómicamente delgadas. Además, al agregar un gel de iones, una mezcla de un líquido iónico (un fluido de iones positivos y negativos a temperatura ambiente) y un polímero, se podría aplicar un voltaje a través de las costuras para producir electroluminiscencia, el mismo fenómeno básico que subyace a los LED. La capacidad de personalización de su configuración y la alta calidad de sus interfaces hace posible explorar una amplia gama de permutaciones, incluidos diferentes grados de "inadaptación" o tensión entre diferentes TMDC.

Curiosamente, el equipo descubrió que el límite entre una monocapa de diseleniuro de tungsteno y disulfuro de tungsteno producía una forma de luz "entre manos" conocida como luz polarizada circularmente, un producto directo de la tensión en la costura. Este nuevo grado de control a nanoescala abre un mundo de posibilidades sobre cómo se pueden aplicar sus nuevas estructuras a dispositivos reales, particularmente en el campo de la optoelectrónica cuántica. + Explora más

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