Imagen de microscopía electrónica del 6R TaS2 sintetizado con un modelo atómico del material a la izquierda. Las esferas marrones representan átomos de Ta y las esferas amarillas representan átomos de azufre. Las posiciones atómicas y la disposición en la imagen microscópica coinciden exactamente con el modelo, lo que confirma su estructura. Crédito:Universidad de Manchester
Científicos de la Universidad de Manchester han desarrollado un método novedoso pero simple para producir pilas verticales de capas alternas de superconductor y aislante de disulfuro de tantalio (TaS2). Los hallazgos, de un equipo dirigido por el profesor Rahul Nair, podrían acelerar el proceso de fabricación de tales dispositivos, las llamadas heteroestructuras de van der Waals, con aplicación en transistores de alta movilidad, fotovoltaicos y optoelectrónicos.
Las heteroestructuras de Van der Waals son muy buscadas ya que muestran muchas propiedades únicas y útiles que no se encuentran en los materiales naturales. En la mayoría de los casos, se preparan apilando manualmente una capa sobre la otra en un proceso que requiere mucho tiempo y mano de obra.
Publicado la semana pasada en la revista Nano Letters , el estudio, dirigido por investigadores del Instituto Nacional del Grafeno (NGI), describe la síntesis de una heteroestructura de van der Waals a granel que consta de capas atómicas alternas de 1T y 1H TaS2. 1T y 1H TaS2 son diferentes polimorfos (materiales con la misma composición química pero con una variación en la disposición atómica) de TaS2 con propiedades completamente diferentes:el primero es aislante y el segundo superconductor a bajas temperaturas.
La nueva heteroestructura se obtuvo mediante la síntesis de 6R TaS2 (un tipo raro de TaS2, con una estructura en capas alterna de 1T y 1H) a través de un proceso conocido como "transición de fase" a alta temperatura (800 °C). Debido a su estructura inusual, este material muestra la coexistencia de superconductividad y ondas de densidad de carga, un fenómeno muy raro.
El Dr. Amritroop Achari, quien dirigió el experimento, dijo:"Nuestro trabajo presenta un nuevo concepto para el diseño de heteroestructuras a granel. La metodología novedosa permite la síntesis directa de heteroestructuras a granel de 1T-1H TaS2 mediante una transición de fase de un 1T TaS2 fácilmente disponible. Nosotros creemos que nuestro trabajo proporciona avances significativos tanto en ciencia como en tecnología".
Colaboración internacional
El trabajo se realizó en colaboración con científicos del Centro de Excelencia NANOlab de la Universidad de Amberes, Bélgica. Su análisis de microscopía electrónica de barrido de alta resolución demostró sin ambigüedades la estructura heterocapa alternante 1T-1H de 6R TaS2 por primera vez y allanó el camino para interpretar los hallazgos.
El profesor Milorad Milošević, investigador principal de la Universidad de Amberes, comentó:"Esta demostración de una estructura en capas alternante aislante-superconductora en 6R TaS2 abre una plétora de preguntas intrigantes relacionadas con el comportamiento anisotrópico de este material en el campo magnético aplicado y la corriente emergente. Física de Josephson, emisión de terahercios, etc., en analogía con los cupratos a granel y los superconductores a base de hierro".
Por lo tanto, los hallazgos podrían tener un impacto generalizado en la comprensión de la superconductividad 2D, así como en el diseño adicional de materiales avanzados para dispositivos basados en uniones de terahercios y Josephson, una piedra angular de la tecnología cuántica de segunda generación. El nuevo método de simulación cuántica aclara las propiedades correlacionadas del material complejo 1T -TaS2
