p Uma classe emergente de materiais atomicamente finos, conhecida como semicondutores de monocamada, gerou um grande burburinho no mundo da ciência dos materiais. Monocamadas são uma promessa no desenvolvimento de telas LED transparentes, células solares de ultra-alta eficiência, fotodetectores e transistores em nanoescala. Sua desvantagem? Os filmes são notoriamente crivados de defeitos, matando seu desempenho. p Mas agora uma equipe de pesquisa, liderado por engenheiros da Universidade da Califórnia, Berkeley, e Lawrence Berkeley National Laboratory, encontrou uma maneira simples de consertar esses defeitos por meio do uso de um superácido orgânico. O tratamento químico levou a um aumento dramático de 100 vezes no rendimento quântico de fotoluminescência do material, uma proporção que descreve a quantidade de luz gerada pelo material versus a quantidade de energia colocada. Quanto maior a emissão de luz, quanto maior o rendimento quântico e melhor a qualidade do material.

p Os pesquisadores aumentaram o rendimento quântico de dissulfeto de molibdênio, ou MoS2, de menos de 1 por cento até 100 por cento mergulhando o material em um superácido chamado bistriflimida, ou TFSI.

p Suas descobertas, a ser publicado na edição de 27 de novembro de Ciência , abre a porta para a aplicação prática de materiais monocamada, como MoS2, em dispositivos optoeletrônicos e transistores de alto desempenho. O MoS2 tem apenas sete décimos de nanômetro de espessura. Para comparação, uma fita de DNA humano tem 2,5 nanômetros de diâmetro.

p "Tradicionalmente, quanto mais fino o material, quanto mais sensível aos defeitos, "disse o investigador principal Ali Javey, Professor de engenharia elétrica e ciências da computação da UC Berkeley e cientista do Berkeley Lab. "Este estudo apresenta a primeira demonstração de uma monocamada optoeletronicamente perfeita, que anteriormente era inédito em um material tão fino. "

p Os pesquisadores olharam para superácidos porque, por definição, são soluções com tendência a "dar" prótons, frequentemente na forma de átomos de hidrogênio, a outras substâncias. Esta reação química, chamada protonação, tem o efeito de preencher os átomos ausentes no local dos defeitos, bem como remover contaminantes indesejados presos na superfície, disseram os pesquisadores.

p Os co-autores principais do artigo são UC Berkeley Ph.D. estudante Matin Amani, visitando Ph.D. o estudante Der-Hsien Lien e o colega de pós-doutorado Daisuke Kiriya.

p Eles observaram que os cientistas têm buscado semicondutores de monocamada por causa de sua baixa absorção de luz e sua capacidade de resistir a torções, curvas e outras formas extremas de deformação mecânica, que podem permitir seu uso em dispositivos transparentes ou flexíveis.

p MoS2, especificamente, é caracterizada por camadas moleculares mantidas juntas por forças de van der Waals, um tipo de ligação atômica entre cada camada que é atomicamente nítida. Um benefício adicional de ter um material tão fino é que ele é altamente ajustável eletricamente. Para aplicações como monitores LED, esse recurso pode permitir que dispositivos sejam feitos onde um único pixel pode emitir uma ampla gama de cores ao invés de apenas uma, variando a quantidade de voltagem aplicada.

p Os principais autores acrescentaram que a eficiência de um LED está diretamente relacionada ao rendimento quântico da fotoluminescência, portanto, em princípio, pode-se desenvolver telas de LED de alto desempenho que são transparentes quando desligadas e flexíveis usando as monocamadas optoeletrônicas "perfeitas" produzidas neste estudo.

p Este tratamento também tem um potencial revolucionário para transistores. À medida que os dispositivos em chips de computador ficam menores e mais finos, os defeitos desempenham um papel maior na limitação de seu desempenho.

p "The defect-free monolayers developed here could solve this problem in addition to allowing for new types of low-energy switches, " said Javey.