p Uma equipe de cientistas e engenheiros multidisciplinares da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign descobriu um novo, mais preciso, método para criar dispositivos eletromecânicos de tamanho em nanoescala. Os resultados de suas pesquisas são publicados em Nature Communications . p "Nos últimos cinco anos, houve uma enorme corrida do ouro onde os pesquisadores descobriram que poderíamos fazer materiais 2-D que têm naturalmente apenas uma molécula de espessura, mas podem ter muitas propriedades eletrônicas diferentes, e empilhando-os uns sobre os outros, poderíamos projetar quase qualquer dispositivo eletrônico em tamanhos moleculares, "disse Arend van der Zande, professor de ciências mecânicas e engenharia.

p "O desafio era, embora pudéssemos fazer essas estruturas com algumas moléculas de espessura, não podíamos padronizá-los, " ele disse.

p Em qualquer escala de dispositivo eletrônico, as camadas são gravadas em padrões precisos para controlar como a corrente flui. "Este conceito está subjacente a muitas tecnologias, como circuitos integrados. Contudo, quanto menor você vai, mais difícil é fazer, "disse van der Zande.

p "Por exemplo, como você faz contato elétrico na camada molecular três e cinco, mas não na camada quatro no nível atômico? "

p Uma descoberta fortuita levou a um método para fazer exatamente isso.

p Como um novo pesquisador de pós-doutorado no laboratório de van der Zande, Jangyup Son estava realizando alguns experimentos em camadas únicas de grafeno usando difluoreto de xenônio, XeF2, quando por acaso ele "jogou" outro material disponível:nitreto de boro hexagonal (hBN), um isolador elétrico.

p "Jangyup empurrou os dois materiais para a câmara de gravação ao mesmo tempo, e o que ele viu foi que uma única camada de grafeno ainda estava lá, mas um pedaço grosso de hBN foi completamente removido pelo difluoreto de xenônio. "

p Esta descoberta acidental levou a equipe a ver onde eles poderiam aplicar a capacidade do grafeno de resistir ao agente de corrosão.

p "Essa descoberta nos permitiu padronizar estruturas bidimensionais, colocando camadas de grafeno entre outros materiais, tal como nitreto de boro hexagonal (hBN), dichalcogenetos de metais de transição (TMDCs), e fósforo preto (BP), para gravar de forma seletiva e precisa uma camada sem gravar a camada abaixo. "

p Grafeno, quando exposto ao agente de corrosão XeF2, retém sua estrutura molecular e máscaras, ou protege, a camada abaixo e realmente interrompe o etch.

p "O que descobrimos é uma maneira de padronizar estruturas complicadas em uma escala molecular e atômica, " ele disse.

p Para explorar os pontos fortes da nova técnica, o grupo criou um transistor de grafeno simples para testar seu desempenho em relação aos transistores de grafeno feitos tradicionalmente, que são atualmente padronizados de uma forma que induz a desordem no material, degradando seu desempenho.

p "Porque essas moléculas são todas superficiais, se você o tiver assentado sobre qualquer coisa com qualquer distúrbio, atrapalha a capacidade dos elétrons de se moverem através do material e, portanto, o desempenho eletrônico, "disse van der Zande." Para fazer o melhor dispositivo possível, você precisa encapsular a molécula de grafeno em outro material bidimensional, como isolar hBN, para mantê-la super plana e limpa. "

p É aqui que a nova técnica é tão útil. A molécula de grafeno pode permanecer encapsulada e intocada, ao mesmo tempo em que suportava a corrosão necessária para fazer contato com o material, preservando assim as propriedades do material.

p Como prova de conceito, os transistores feitos usando a nova técnica superaram todos os outros transistores, "tornando-os os melhores transistores de grafeno demonstrados até agora na literatura."

p As próximas etapas, disse van der Zande, são para ver o quão escalável é a técnica e se ela habilitará dispositivos anteriormente impossíveis. Podemos tirar proveito da natureza autointerrupta dessa técnica para fazer um milhão de transistores idênticos em vez de apenas um? Podemos padronizar dispositivos em nanoescala em todas as três dimensões ao mesmo tempo para fazer nanofitas sem qualquer desordem?

p "Agora que temos uma maneira de minimizar a desordem dentro do material, estamos explorando maneiras de fazer recursos menores porque podemos fazer encapsulamento e padronização ao mesmo tempo, "disse ele." Normalmente, quando você tenta fazer recursos menores, como nanofitas de materiais 2-D, a desordem começa a dominar, para que os dispositivos não funcionem corretamente. "

p "A parada do grafeno etch, como a técnica é chamada, tornará todo o processo de construção de dispositivos mais fácil. "