p Grafeno, uma rede de átomos de carbono com a espessura de um único átomo, é frequentemente apontado como um substituto para o silício em dispositivos eletrônicos devido à sua condutividade extremamente alta e magreza imbatível. Mas o grafeno não é o único material bidimensional que pode desempenhar esse papel. p Pesquisadores da Universidade da Pensilvânia fizeram um avanço na fabricação de um desses materiais, dissulfeto de molibdênio. Ao cultivar flocos do material em torno das "sementes" de óxido de molibdênio, eles tornaram mais fácil controlar o tamanho, espessura e localização do material.

p Ao contrário do grafeno, dissulfeto de molibdênio tem um gap de energia, o que significa que sua condutividade pode ser ligada e desligada. Essa característica é crítica para dispositivos semicondutores usados ​​na computação. Outra diferença é que o dissulfeto de molibdênio emite luz, o que significa que pode ser usado em aplicações como LEDs, sensores de autorrelato e optoeletrônica.

p O estudo foi liderado por A. T. Charlie Johnson, professor do Departamento de Física e Astronomia da Penn's School of Arts &Sciences, e inclui membros de seu laboratório, Gang Hee Han, Nicholas Kybert, Carl Naylor e Jinglei Ping. Também contribuiu para o estudo Ritesh Agarwal, professor de ciência de materiais e engenharia na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Penn; membros de seu laboratório, Bumsu Lee e Joohee Park; e Jisoo Kang, estudante de mestrado no programa de nanotecnologia da Penn. Eles colaboraram com pesquisadores da Universidade Sungkyunkwan da Coréia do Sul, Si Young Lee e Young Hee Lee.

p Seu estudo foi publicado na revista Nature Communications .

p "Tudo o que fazemos com a eletrônica regular, gostaríamos de poder fazer com materiais bidimensionais, "Disse Johnson." O grafeno tem um conjunto de propriedades que o tornam muito atraente para a eletrônica, mas carece dessa propriedade crítica, ser capaz de ligar e desligar. O dissulfeto de molibdeno lhe dá isso. "

p A condutividade ultra-alta do grafeno significa que ele pode mover elétrons mais rapidamente do que qualquer material conhecido, mas essa não é a única qualidade que importa para a eletrônica. Para os transistores que formam a base da tecnologia de computação moderna, ser capaz de interromper o fluxo de elétrons também é crítico.

p "O dissulfeto de molibdeno não é tão condutor quanto o grafeno, "Naylor disse, "mas tem uma relação liga / desliga muito alta. Precisamos de 1 e 0 para fazer cálculos; o grafeno só pode nos dar 1 e 0,5."

p Outros grupos de pesquisa foram capazes de fazer pequenos flocos de dissulfeto de molibdênio da mesma forma que o grafeno foi feito pela primeira vez, esfoliando-o, ou descascar camadas atomicamente finas do material a granel. Mais recentemente, outros pesquisadores adotaram outra técnica de fabricação de grafeno, deposição de vapor químico, onde o molibdênio e o enxofre são aquecidos em gases e deixados para assentar e cristalizar em um substrato.

p O problema com esses métodos é que os flocos resultantes se formam de forma dispersa.

p "Entre caçar os flocos, "disse Kybert, "e certificando-se de que têm o tamanho e a espessura corretos, levaria dias para fazer uma única medição de suas propriedades "

p O avanço da equipe da Penn foi desenvolver uma maneira de controlar onde os flocos se formam no método de deposição de vapor químico, "semeando" o substrato com um precursor.

p "Começamos colocando uma pequena quantidade de óxido de molibdênio nos locais que queremos, "Naylor disse, "então fluímos em gás de enxofre. Sob as condições certas, essas sementes reagem com enxofre e flocos de dissulfeto de molibdênio crescendo. "

p "Há sutileza envolvida na otimização das condições de crescimento, "Johnson disse, "mas estamos exercendo mais controle, movendo o material no sentido de ser capaz de fazer sistemas complicados. Porque nós o cultivamos onde queremos, podemos fazer dispositivos com mais facilidade. Temos todas as outras partes dos transistores em uma camada separada que encaixamos no topo dos flocos, fazendo dezenas e potencialmente até centenas, de dispositivos de uma vez. Então pudemos observar que fizemos transistores que ligam e desligam como deveriam e dispositivos que emitem luz como deveriam. "

p Ser capaz de comparar a localização dos flocos de dissulfeto de molibdênio com os componentes eletrônicos correspondentes permitiu aos pesquisadores pular uma etapa que eles devem tomar ao fazer dispositivos à base de grafeno. Lá, o grafeno é cultivado em folhas grandes e, em seguida, cortado no tamanho, um processo que aumenta o risco de contaminação prejudicial.

p Trabalhos futuros nesses dispositivos de dissulfeto de molibdênio complementarão a pesquisa da equipe de pesquisa em biossensores à base de grafeno; em vez de enviar a detecção de alguma molécula para um computador, Sensores à base de dissulfeto de molibdênio podem relatar diretamente um evento de ligação por meio de uma mudança na luz que emitem.

p Esta pesquisa também representa os primeiros passos que podem ser aplicados na fabricação de uma nova família de materiais bidimensionais.

p "Podemos substituir o molibdênio por tungstênio e o enxofre por selênio, "Naylor disse, "e simplesmente percorrer a tabela periódica a partir daí. Podemos imaginar o cultivo de todos esses diferentes materiais nos lugares que escolhermos e aproveitando todas as suas diferentes propriedades."