(Phys.org) —Un ingegnere chimico della Kansas State University ha scoperto che un nuovo membro della famiglia dei materiali ultrasottili ha un grande potenziale per migliorare i dispositivi elettronici e termici.

Vikas Berry, William H. Honstead professore di ingegneria chimica, e il suo team di ricerca hanno studiato un nuovo materiale dello spessore di tre atomi, il disolfuro di molibdeno, e hanno scoperto che manipolandolo con atomi d'oro ne migliora le caratteristiche elettriche. La loro ricerca appare in un recente numero di Nano lettere .

La ricerca potrebbe far progredire i transistor, fotorilevatori, sensori e rivestimenti termicamente conduttivi, ha detto la bacca. Potrebbe anche produrre ultraveloci, dispositivi logici e plasmonici ultrasottili.

Il laboratorio di Berry ha condotto studi sulla sintesi e le proprietà di diversi nanomateriali di nuova generazione di spessore atomico, come strati di grafene e nitruro di boro, che sono stati applicati per il rilevamento sensibile, elettronica ad alto raddrizzamento, compositi meccanicamente resistenti e nuove applicazioni bionanotecnologiche.

"Futuristicamente, queste strutture atomicamente spesse hanno il potenziale per rivoluzionare l'elettronica evolvendosi in dispositivi che saranno spessi solo pochi atomi, " ha detto Berry.

Per le ultime ricerche, Berry e il suo team si sono concentrati sui transistor a base di bisolfuro di molibdeno, o MoS ₂ , che è stato isolato solo due anni fa. Il materiale è costituito da fogli dello spessore di tre atomi e ha recentemente dimostrato di avere una rettifica a transistor migliore del grafene, che è un foglio di atomi di carbonio dello spessore di un solo atomo.

Quando il team di Berry ha studiato la struttura del bisolfuro di molibdeno, si resero conto che il gruppo dello zolfo sulla sua superficie aveva una forte chimica con i metalli nobili, compreso l'oro. Stabilendo un legame tra bisolfuro di molibdeno e nanostrutture d'oro, hanno scoperto che il legame agiva come un condensatore di gate altamente accoppiato.

Il team di Berry ha migliorato diverse caratteristiche dei transistor del disolfuro di molibdeno manipolandolo con nanomateriali d'oro.

"Lo spontaneo, altamente capacitivo, l'interfacciamento a reticolo e a controllo termico di metalli nobili su strati di dicalcogenuro di metallo può essere impiegato per regolare la loro concentrazione di portatori, pseudo-mobilità, barriere di trasporto e trasporto fononico per dispositivi futuri, " ha detto Berry.

Il lavoro potrebbe migliorare notevolmente l'elettronica futura, che sarà ultrasottile, ha detto la bacca. I ricercatori hanno sviluppato un modo per ridurre la potenza necessaria per far funzionare questi dispositivi ultrasottili.

"La ricerca aprirà la strada alla fusione atomica di eterostrutture stratificate per sfruttare le loro interazioni capacitive per l'elettronica e la fotonica di prossima generazione, " disse Berry. "Per esempio, le nanoparticelle d'oro possono aiutare a lanciare plasmoni 2-D su materiali ultrasottili, consentendo la loro interferenza per dispositivi di logica plasmonica."

La ricerca supporta anche il lavoro in corso sui transistor di tunneling elettronico a base di disolfuro di molibdeno e grafene, fornendo un percorso per il collegamento diretto dell'elettrodo su una porta di tunneling di disolfuro di molibdeno.

"L'intimo, l'interazione altamente capacitiva dell'oro sul bisolfuro di molibdeno può indurre una pseudo-mobilità potenziata e agire come elettrodi per dispositivi eterostrutturali, " disse T.S. Sreeprasad, un ricercatore post-dottorato nel gruppo di Berry.

I ricercatori hanno in programma di creare ulteriori complesse architetture su nanoscala sul bisolfuro di molibdeno per costruire dispositivi logici e sensori.

"L'incorporazione dell'oro nel bisolfuro di molibdeno fornisce una strada per i transistor, sensori biochimici, dispositivi plasmonici e substrato catalitico, " ha detto Phong Nguyen, uno studente di dottorato in ingegneria chimica, Wichita, Kan., che fa parte del team di ricerca di Berry.

Namhoon Kim, studente magistrale in scienze e industria del grano, Corea, ha lavorato alla ricerca come studente universitario in ingegneria chimica.