p (Phys.org) - Pesquisadores de nanengenharia da Rice University e da Nanyang Technological University em Cingapura revelaram um método potencialmente escalável para fazer camadas de disseleneto de molibdênio com a espessura de um átomo - um semicondutor muito procurado que é semelhante ao grafeno, mas tem melhores propriedades para fazer certos dispositivos eletrônicos, como transistores comutáveis ​​e diodos emissores de luz. p O método para fazer disseleneto de molibdênio bidimensional usa uma técnica conhecida como deposição de vapor químico (CVD) e é descrito online em um novo artigo na revista American Chemical Society ACS Nano . A descoberta é significativa porque o CVD é amplamente utilizado pelas indústrias de semicondutores e materiais para fazer filmes finos de silício, fibras de carbono e outros materiais.

p "Este novo método nos permitirá explorar as propriedades do disseleneto de molibdênio em uma série de aplicações, "disse o líder do estudo Pulickel Ajayan, presidente do Departamento de Ciência de Materiais e NanoEngenharia de Rice. "Ao contrário do grafeno, que agora pode ser facilmente feito em folhas grandes, muitos materiais 2-D interessantes permanecem difíceis de sintetizar. Agora que temos um estábulo, maneira eficiente de produzir disseleneto de molibdênio 2-D, estamos planejando expandir este procedimento robusto para outros materiais 2-D. "

p No estudo de Rice, Ajayan e colegas testaram suas camadas atomicamente finas de disseleneto de molibdênio construindo um transistor de efeito de campo (FET), um dispositivo comumente usado na indústria microeletrônica. Os testes do FET descobriram que as propriedades eletrônicas das camadas de disseleneto de molibdênio eram significativamente melhores do que as do dissulfeto de molibdênio; o último é um material semelhante que foi estudado mais extensivamente porque era mais fácil de fabricar. Por exemplo, os testes FET descobriram que a mobilidade de elétrons do disseleneto de molibdênio de Rice era maior do que a do CVD cultivado, dissulfeto de molibdênio.

p Na física do estado sólido, A mobilidade do elétron se refere à rapidez com que os elétrons passam por um metal ou semicondutor na presença de um campo elétrico. Materiais com alta mobilidade de elétrons são frequentemente preferidos para reduzir o consumo de energia e aquecimento em dispositivos microeletrônicos.

p "Ser capaz de fazer materiais 2-D de forma controlada realmente terá um impacto em nossa compreensão e uso de suas propriedades fascinantes, "disse a co-autora do estudo Emilie Ringe, professor assistente de ciência dos materiais e nanoengenharia e de química na Rice. "Caracterizando a estrutura e a função de um material, como fizemos neste artigo, é fundamental para esses avanços. "

p O disseleneto de molibdênio e o dissulfeto de molibdênio pertencem, cada um, a uma classe de materiais conhecida como dichalcogenetos de metais de transição; TMDCs são assim chamados porque consistem em dois elementos, um metal de transição como molibdênio ou tungstênio e um "calcogênio" como enxofre, selênio ou telúrio.

p TMDCs têm atraído intenso interesse de cientistas de materiais porque têm uma estrutura atômica semelhante ao grafeno, os maravilhosos materiais de carbono puro que atraíram o Prêmio Nobel de Física de 2010. O grafeno e materiais semelhantes são freqüentemente chamados de bidimensionais porque têm apenas um átomo de espessura. O grafeno tem propriedades eletrônicas extraordinárias. Por exemplo, sua mobilidade de elétrons é dezenas de milhares de vezes maior do que a dos TMDCs.

p Contudo, TMDCs bidimensionais como disseleneto de molibdênio têm atraído intenso interesse porque suas propriedades eletrônicas são complementares ao grafeno. Por exemplo, o grafeno puro não tem bandgap - uma propriedade eletrônica útil que os engenheiros podem explorar para fazer FETs que são facilmente ligados e desligados.

p Tal como acontece com muitos nanomateriais, os cientistas descobriram que as propriedades físicas dos TMDCs mudam acentuadamente quando o material tem propriedades em nanoescala. Por exemplo, uma placa de disseleneto de molibdênio que tem até mesmo um mícron de espessura tem um bandgap "indireto", enquanto uma lâmina bidimensional de disseleneto de molibdênio tem um bandgap "direto". A diferença é importante para a eletrônica, porque materiais de gap direto podem ser usados ​​para fazer transistores selecionáveis ​​e fotodetectores sensíveis.

p "Uma das forças motrizes do Departamento de Ciência de Materiais e NanoEngenharia de Rice é a estreita colaboração que se desenvolve entre as pessoas que estão focadas na síntese e aqueles de nós envolvidos com a caracterização, "disse Ringe, que se juntou ao corpo docente de Rice em janeiro. "Esperamos que este seja o início de uma série de novos protocolos para sintetizar de forma confiável uma variedade de materiais 2-D."