p As possibilidades para o novo campo da bidimensional, materiais de uma camada atômica de espessura, incluindo, mas não se limitando a, grafeno, parecem quase ilimitadas. Em uma nova pesquisa, Cientistas de materiais da Penn State relatam duas descobertas que fornecerão uma maneira simples e eficaz de "estêncil" de materiais 2D de alta qualidade em locais precisos e superar uma barreira para seu uso em eletrônicos de última geração. p Em 2004, a descoberta de uma maneira de isolar uma única camada atômica de carbono - grafeno - abriu um novo mundo de materiais 2D com propriedades não necessariamente encontradas no familiar mundo 3D. Entre esses materiais está um grande grupo de elementos - metais de transição - que ficam no meio da tabela periódica. Quando os átomos de certos metais de transição, por exemplo molibdênio, estão em camadas entre duas camadas de átomos dos elementos calcogenetos, como enxofre ou selênio, o resultado é um sanduíche de três camadas chamado dichalcogeneto de metal de transição. Os TMDs criaram um enorme interesse entre os cientistas de materiais devido ao seu potencial para novos tipos de eletrônicos, optoeletrônica e computação.

p "O que enfocamos neste artigo é a capacidade de fazer esses materiais em grandes áreas de um substrato precisamente nos lugares onde os queremos, "diz Joshua Robinson, professor associado de ciência e engenharia de materiais. "Esses materiais são de interesse para uma variedade de eletrônicos de última geração, não necessariamente para substituir o silício, mas para aumentar as tecnologias atuais e, em última análise, para trazer novas funcionalidades de chip para o silício que nunca tínhamos antes. "

p Para integrar TMDs com silício em transistores, as empresas de chips precisarão ter um método para colocar os átomos exatamente onde são necessários. Esse método não estava disponível até agora. Em seu artigo de materiais 2D, "Crescimento de área seletiva e acoplamento de substrato controlado de dichalcogenetos de metais de transição, "Robinson e seu grupo demonstram, pela primeira vez, um método simples para fazer padrões precisos de materiais bidimensionais usando técnicas familiares a qualquer laboratório de nanotecnologia.

p "Acontece que o processo é direto, "Robinson explica." Nós giramos fotorresiste na amostra na sala limpa, como se fôssemos começar a fazer um dispositivo. Pode ser qualquer um dos vários polímeros usados ​​na nanofabricação. Em seguida, o expomos à luz ultravioleta nas áreas desejadas, e nós o revelamos como uma fotografia. Onde o polímero foi exposto à luz, é lavado, e então limpamos a superfície ainda mais com processos de gravação a plasma padrão. Os materiais 2D só crescerão nas áreas que foram limpas. "

p Uma segunda descoberta simples descrita neste trabalho que pode ajudar a avançar no campo da pesquisa TMD envolve a superação do forte efeito que um substrato tem sobre os materiais 2D crescidos em cima do substrato. Nesse caso, dissulfeto de molibdênio, um semicondutor TMD altamente estudado, foi cultivado em um substrato de safira usando técnicas típicas de deposição à base de pó. Isso resultou nas propriedades da interface de dissulfeto de safira / molibdênio controlando as propriedades desejadas do dissulfeto de molibdênio, tornando-o inadequado para a fabricação de dispositivos.

p "Precisávamos desacoplar os efeitos do substrato na camada 2D sem transferir as camadas da safira, "diz Robinson, "Então, simplesmente tentamos mergulhar o material conforme crescido em nitrogênio líquido e puxá-lo para o ar para 'quebrar' a interface. Descobriu-se que foi o suficiente para separar o dissulfeto de molibdênio da safira e chegar mais perto do desempenho intrínseco de o dissulfeto de molibdênio. "

p O processo é suave o suficiente para enfraquecer as ligações que conectam o material 2D ao substrato sem libertá-lo completamente. O mecanismo exato para afrouxar os laços ainda está sob investigação, por causa da complexidade deste "processo simples, "disse Robinson. Os dois materiais encolhem em taxas diferentes, o que poderia fazer com que eles se separassem, mas também pode ser devido ao borbulhar do nitrogênio líquido à medida que se transforma em gás, ou mesmo o contato com o vapor d'água no ar que forma gelo na amostra.

p "Ainda estamos trabalhando para entender o mecanismo exato, mas sabemos que funciona muito bem, pelo menos com dissulfeto de molibdênio, "Robinson diz.