Atualmente, a maioria das partes de um smartphone é feita de silício e outros compostos, que são caros e quebram facilmente, mas com quase 1,5 bilhão de smartphones comprados em todo o mundo no ano passado, os fabricantes procuram algo mais durável e menos caro.

Dr. Elton Santos, da Escola de Matemática e Física da Queen's University, tem trabalhado com uma equipe de cientistas de primeira linha da Universidade de Stanford, Universidade da Califórnia, California State University e o National Institute for Materials Science no Japão, para criar novos dispositivos híbridos dinâmicos que são capazes de conduzir eletricidade a velocidades sem precedentes e são leves, durável e fácil de fabricar em fábricas de semicondutores em grande escala.

A equipe descobriu que, combinando moléculas semicondutoras C ₆₀ com materiais em camadas, como grafeno e hBN, eles poderiam produzir uma tecnologia de material única, o que pode revolucionar o conceito de dispositivos inteligentes.

A combinação vencedora funciona porque hBN fornece estabilidade, compatibilidade eletrônica e carga de isolamento para grafeno enquanto C ₆₀ pode transformar a luz solar em eletricidade. Qualquer dispositivo inteligente feito com essa combinação se beneficiaria com a combinação de recursos exclusivos, que não existem em materiais naturalmente. Este processo, que é chamado de sólidos de van der Waals, permite que os compostos sejam reunidos e montados de uma forma predefinida.

O Dr. Elton Santos explica:"Nossas descobertas mostram que este novo 'material milagroso' tem propriedades físicas semelhantes ao silício, mas melhorou a estabilidade química, leveza e flexibilidade, que poderia ser usado em dispositivos inteligentes e teria muito menos probabilidade de quebrar.

"O material também pode significar que os dispositivos usam menos energia do que antes por causa da arquitetura do dispositivo, portanto, poderia ter melhorado a vida útil da bateria e menos choques elétricos."

Ele acrescentou:"Ao reunir cientistas de todo o mundo com experiência em química, física e ciência dos materiais, fomos capazes de trabalhar juntos e usar simulações para prever como todos os materiais poderiam funcionar quando combinados - e, finalmente, como eles poderiam funcionar para ajudar a resolver os problemas do dia a dia.

"Esta pesquisa de ponta é oportuna e um tópico importante que envolve os principais jogadores da área, que abre um caminho internacional claro para colocar o Queen's no roteiro de novas investigações pendentes. "

O projeto inicialmente começou do lado da simulação, onde Dr. Santos previu que tal montagem de hBN, o grafeno e o C60 podem resultar em um sólido com novas propriedades físicas e químicas notáveis. Então, ele conversou com seus colaboradores Professor Alex Zettl e Dra. Claudia Ojeda-Aristizabal da Universidade da Califórnia, e a California St University em Long Beach (CA) sobre as descobertas. Houve uma forte sinergia entre teoria e experimentos ao longo do projeto.

O Dr. Santos disse:"É uma espécie de 'projeto dos sonhos' para um teórico, uma vez que a precisão alcançada nos experimentos combinou notavelmente com o que eu previ e isso normalmente não é fácil de encontrar. O modelo fez várias suposições que provaram ser completamente direito."

As evidências, que foram publicados em uma das revistas mais prestigiadas do mundo ACS Nano , abrir as portas para uma maior exploração de novos materiais. Um problema que ainda precisa ser resolvido com a pesquisa atual da equipe é que o grafeno e a nova arquitetura de material não tem um 'gap', que é a chave para as operações de comutação on-off realizadas por dispositivos eletrônicos.

Contudo, A equipe do Dr. Santos já está procurando uma solução potencial - dichalcogenetos de metais de transição (TMDs). Este é um assunto importante no momento, pois são muito estáveis ​​quimicamente, têm grandes fontes de produção e lacunas de banda que rivalizam com o silício.

Ele explica:"Ao usar essas descobertas, agora produzimos um modelo, mas no futuro esperamos adicionar um recurso adicional com TMDs. Estes são semicondutores, que contornam o problema do gap, então agora temos um transistor real no horizonte. "