Los científicos de TU Delft han dado un paso importante en la aplicación de estos materiales:ahora pueden medir importantes propiedades térmicas de membranas de silicio ultrafinas. Una ventaja importante de su método es que no es necesario establecer contacto físico con la membrana, por lo que se pueden medir propiedades impecables y no se requiere una fabricación compleja.

Los hallazgos se publican en la revista APL Materials. .

"Las membranas extremadamente delgadas tienen propiedades muy diferentes de los materiales que vemos a nuestro alrededor. Por ejemplo, el grafeno es más fuerte que el acero pero extremadamente flexible", dice Gerard Verbiest, investigador de TU Delft. "Estas son propiedades que hacen que estos materiales sean muy adecuados para su uso en sensores, siempre que se comprendan adecuadamente".

Como ocurre con muchos dispositivos electrónicos, la conducción de calor es un gran desafío para lograr el mejor rendimiento. Ayuda a determinar qué tan bien responderá un material a ciertas cargas que debe soportar un chip o sensor. La conducción de calor en dos dimensiones es fundamentalmente diferente de la conducción en tres dimensiones.

Como consecuencia, las propiedades térmicas de los materiales 2D son de gran interés, tanto desde el punto de vista científico como de aplicación. Sin embargo, hay pocas técnicas disponibles para la determinación precisa de estas propiedades en membranas suspendidas ultrafinas.

Los investigadores utilizaron una metodología optomecánica para extraer el coeficiente de expansión térmica, el calor específico y la conductividad térmica de membranas ultrafinas hechas de 2H-TaS₂. , FePS₃ , silicio policristalino, MoS₂ y WSe₂ . Se trataba de accionar una membrana suspendida mediante un láser de potencia modulada y medir su deflexión en función del tiempo con un segundo láser. De esta manera se miden tanto la frecuencia de resonancia mecánica fundamental de la membrana, dependiente de la temperatura, como la constante de tiempo térmica característica a la que se enfría la membrana

La colaboración entre la ciencia y la industria es crucial para el desarrollo de esta tecnología. Verbiest dice:"Al medir membranas delgadas de silicio en este proyecto, hemos demostrado la técnica que desarrollamos en Delft para trabajar con materiales relevantes para la industria de los semiconductores. Esto da un impulso adicional a la investigación, porque los conocimientos pueden conducir inmediatamente a una futura aplicación industrial". , lo cual es importante para los Países Bajos y una motivación significativa para dicha investigación."

Las propiedades térmicas obtenidas concuerdan con los valores reportados en la literatura para los mismos materiales. Esta investigación proporciona un método optomecánico para determinar las propiedades térmicas de membranas suspendidas ultrafinas, que de otra manera son difíciles de medir. Proporciona una ruta para mejorar nuestra comprensión del transporte de calor en el límite 2D y facilita la ingeniería de estructuras 2D con un rendimiento térmico dedicado.