Los científicos de materiales de la Universidad Rice están arrojando luz sobre los intrincados procesos de crecimiento de los cristales 2D, allanando el camino para la síntesis controlada de estos materiales con una precisión sin precedentes.
Materiales bidimensionales como el grafeno y el disulfuro de molibdeno (MoS2 ) exhiben propiedades únicas que son inmensamente prometedoras para aplicaciones en electrónica, sensores, almacenamiento de energía, biomedicina y más. Sin embargo, sus complejos mecanismos de crecimiento (existen correlaciones inconsistentes entre cómo las condiciones de crecimiento afectan las formas de los cristales) han planteado un desafío importante para los investigadores.
Un equipo de investigación de la Escuela de Ingeniería George R. Brown de Rice abordó este desafío desarrollando un sistema de deposición química de vapor (CVD) miniaturizado hecho a medida capaz de observar y registrar el crecimiento de MoS2 2D. cristales en tiempo real. El trabajo se publica online en la revista Nano Letters. .
Mediante el uso de procesamiento de imágenes avanzado y algoritmos de aprendizaje automático, los investigadores pudieron extraer información valiosa de las imágenes en tiempo real, incluida la capacidad de predecir las condiciones necesarias para desarrollar MoS2 cristales.
El coautor del estudio, Jun Lou, profesor y presidente asociado del Departamento de Ciencia de Materiales y Nanoingeniería de Rice, dijo que este enfoque interdisciplinario representa un importante paso adelante en el campo de la síntesis escalable de materiales 2D.
"Al combinar observaciones experimentales en tiempo real con técnicas de aprendizaje automático de vanguardia, hemos demostrado el potencial de predecir y controlar el crecimiento de cristales 2D con una precisión excelente", afirmó Lou.
Los hallazgos del equipo de investigación tienen implicaciones de gran alcance para el futuro de los materiales 2D. Impulsados por su éxito con MoS2 , los investigadores creen que su enfoque se puede extender a otros materiales y heteroestructuras 2D, ofreciendo una poderosa plataforma para diseñar e implementar materiales 2D de próxima generación con propiedades personalizadas.
"Por ejemplo, en electrónica, poder sintetizar de forma robusta cristales 2D como MoS2 "A escala podría conducir a dispositivos más rápidos y eficientes", dijo Lou. "En sensores, podría conducir a dispositivos más sensibles y selectivos".
"Esta investigación es un paso importante hacia la realización de todo el potencial de los materiales 2D y allana el camino para el desarrollo de tecnologías innovadoras que podrían revolucionar una amplia gama de industrias", afirmó Ming Tang, profesor asociado de ciencia de materiales y nanoingeniería y coautor del estudio. autor.
Junto a Lou y Tang en el estudio del Departamento de Ciencia de Materiales y Nanoingeniería de Rice se encuentran Jing Zhang, Tianshu Zhai, Faizal Arifurrahman, Yuguo Wang, Andrew Hitt, Zelai He, Qing Ai, Yifeng Liu, Chen-Yang Lin y Yifan Zhu. /P>
Más información: Jing Zhang et al, Hacia la síntesis controlada de cristales 2D mediante CVD:aprendizaje de las evoluciones de la morfología de los cristales en tiempo real, Nano letras (2024). DOI:10.1021/acs.nanolett.3c04016
Proporcionado por la Universidad Rice
