p Desde a descoberta de 2003 do material de carbono de um átomo de espessura conhecido como grafeno, também tem havido um interesse significativo em outros tipos de materiais 2-D. p Esses materiais podem ser empilhados como blocos de Lego para formar uma variedade de dispositivos com diferentes funções, inclusive operando como semicondutores. Desta maneira, eles podem ser usados ​​para criar ultrafinos, flexível, dispositivos eletrônicos transparentes e vestíveis.

p Contudo, separar um material de cristal a granel em flocos 2-D para uso em eletrônica tem se mostrado difícil de fazer em escala comercial.

p O processo existente, em que flocos individuais são separados dos cristais em massa, estampando repetidamente os cristais em uma fita adesiva, não é confiável e consome muito tempo, exigindo muitas horas para coletar material suficiente e formar um dispositivo.

p Agora, pesquisadores do Departamento de Engenharia Mecânica do MIT desenvolveram uma técnica para colher wafers de 2 polegadas de diâmetro de material 2-D em apenas alguns minutos. Eles podem então ser empilhados para formar um dispositivo eletrônico em uma hora.

p A tecnica, que eles descrevem em um artigo publicado na revista Ciência , poderia abrir a possibilidade de comercializar dispositivos eletrônicos com base em uma variedade de materiais 2-D, de acordo com Jeehwan Kim, um professor associado do Departamento de Engenharia Mecânica, quem liderou a pesquisa.

p Os co-primeiros autores do artigo foram Sanghoon Bae, que estava envolvido na fabricação de dispositivos flexíveis, e Jaewoo Shim, que trabalhou no empilhamento das monocamadas de material 2-D. Ambos são pós-doutorandos no grupo de Kim.

p Os co-autores do artigo também incluíram alunos e pós-doutorandos do grupo de Kim, bem como colaboradores da Georgia Tech, a Universidade do Texas, Universidade Yonsei na Coreia do Sul, e a Universidade da Virgínia. Sang-Hoon Bae, Jaewoo Shim, Wei Kong, e Doyoon Lee no grupo de pesquisa de Kim contribuíram igualmente para este trabalho.

p "Nós mostramos que podemos fazer o isolamento monocamada por monocamada de materiais 2-D na escala do wafer, "Kim diz." Em segundo lugar, demonstramos uma maneira de empilhar facilmente essas monocamadas em escala de wafer de material 2-D. "

p Os pesquisadores primeiro cultivaram uma pilha espessa de material 2-D em cima de uma bolacha de safira. Eles então aplicaram um filme de níquel de 600 nanômetros de espessura no topo da pilha.

p Uma vez que os materiais 2-D aderem muito mais fortemente ao níquel do que à safira, retirar este filme permitiu aos pesquisadores separar a pilha inteira do wafer.

p O que mais, a adesão entre o níquel e as camadas individuais de material 2-D também é maior do que entre cada uma das próprias camadas.

p Como resultado, quando um segundo filme de níquel foi adicionado ao fundo da pilha, os pesquisadores foram capazes de descascar indivíduos, monocamadas de um átomo de espessura de material 2-D.

p Isso ocorre porque a remoção do primeiro filme de níquel gera rachaduras no material que se propagam até a parte inferior da pilha, Kim diz.

p Uma vez que a primeira monocamada coletada pelo filme de níquel foi transferida para um substrato, o processo pode ser repetido para cada camada.

p "Usamos uma mecânica muito simples, e usando este conceito de propagação controlada de trincas, somos capazes de isolar o material de monocamada 2-D na escala do wafer, " ele diz.

p A técnica universal pode ser usada com uma variedade de diferentes materiais 2-D, incluindo nitreto de boro hexagonal, dissulfeto de tungstênio, e dissulfeto de molibdênio.

p Desta forma, pode ser usado para produzir diferentes tipos de materiais monocamada 2-D, como semicondutores, metais, e isoladores, que podem ser empilhados juntos para formar as heteroestruturas 2-D necessárias para um dispositivo eletrônico.

p "Se você fabrica dispositivos eletrônicos e fotônicos usando materiais 2-D, os dispositivos terão apenas algumas monocamadas de espessura, "Kim diz." Eles serão extremamente flexíveis, e pode ser estampado em qualquer coisa, " ele diz.

p O processo é rápido e de baixo custo, tornando-o adequado para operações comerciais, ele adiciona.

p Os pesquisadores também demonstraram a técnica fabricando com sucesso matrizes de transistores de efeito de campo na escala de wafer, com uma espessura de apenas alguns átomos.

p "O trabalho tem muito potencial para trazer materiais 2-D e suas heteroestruturas para aplicações do mundo real, "diz Philip Kim, um professor de física da Universidade de Harvard, que não participou da pesquisa.

p Os pesquisadores agora planejam aplicar a técnica para desenvolver uma gama de dispositivos eletrônicos, incluindo uma matriz de memória não volátil e dispositivos flexíveis que podem ser usados ​​na pele.

p Eles também estão interessados ​​em aplicar a técnica para desenvolver dispositivos para uso na "internet das coisas, "Kim diz.

p "Tudo o que você precisa fazer é cultivar esses materiais 2-D espessos, em seguida, isole-os em monocamadas e empilhe-os. Portanto, é extremamente barato - muito mais barato do que o processo de semicondutor existente. Isso significa que trará materiais 2-D de nível de laboratório para a fabricação para comercialização, "Kim diz.

p "Isso o torna perfeito para redes IoT, porque se você fosse usar semicondutores convencionais para os sistemas de detecção, seria caro. "