Fogli bidimensionali di materiale elettronico, come il grafene, mostrano promesse per applicazioni pratiche di nanoelettronica, compresi i circuiti elettronici trasparenti utilizzati nei display elettronici. Il bisolfuro di molibdeno (MoS2) è di particolare interesse perché, a differenza del grafene metallico, è semiconduttore, come il silicio, il semiconduttore alla base dell'odierna tecnologia informatica.

Ora, Yongqing Cai dell'A*STAR Institute of High Performance Computing di Singapore, con colleghi provenienti da Cina e Stati Uniti, ha calcolato che, aggiungendo idrogeno a una superficie MoS2, regioni della superficie possono essere convertite in "strade" metalliche. Queste strade possono trasportare cariche elettriche tra diverse aree di un nanofoglio MoS2, consentire la fabbricazione di circuiti elettronici integrati.

I chip dei computer richiedono sia semiconduttori che metalli. I semiconduttori (tipicamente silicio) sono la base per i componenti elettronici come transistor, mentre i metalli (generalmente rame o oro) sono usati per fili che trasportano cariche elettriche attorno a un chip. Un vantaggio dell'utilizzo di fogli bidimensionali come MoS2 è che semiconduttori e metalli possono essere integrati sullo stesso foglio, facilitare lo sviluppo di chip per computer su scala nanometrica.

Perché questo diventi realtà, le proprietà semiconduttive di un foglio MoS2 devono essere modificate per consentire ad alcune aree del foglio di diventare metalliche e quindi elettricamente conduttrici. Cai chiama queste regioni "nanostrade". "La progettazione di nanostrade conduttive su nanofogli bidimensionali, in un modo che non comprometta la loro integrità strutturale, è fondamentale per il trasporto di cariche elettriche e per creare canali altamente conduttivi per applicazioni di nanoelettronica, " spiega Cai.

MoS2 deve essere modificato prima che possa condurre elettricità, poiché richiede atomi aggiuntivi per poter trasportare cariche elettriche. I ricercatori hanno simulato gli effetti dell'aggiunta di atomi di idrogeno alla superficie di un foglio MoS2 e hanno scoperto che MoS2 diventerà metallico nelle aree in cui gli atomi di idrogeno si legano alla sua superficie. Hanno mostrato che l'aggiunta di linee o catene di atomi di idrogeno alla superficie ha creato strisce metalliche. I calcoli dei ricercatori rivelano che queste strisce, o nanostrade, sono conduttori elettrici affidabili, e, importante, non danneggiano la struttura dei fogli sottostanti.

In termini di attuazione pratica, esiste già la tecnologia per depositare idrogeno su nanosheet di semiconduttori:l'idrogeno è stato depositato su altri fogli bidimensionali, compreso il grafene. Prima che i fogli MoS2 possano essere utilizzati per produrre componenti come transistor, è necessario sviluppare un metodo per produrre regioni carenti di elettroni. Una volta affrontata questa sfida pratica, si aprirà la strada per utilizzare con successo MoS2 in applicazioni elettroniche integrate.