In un passo verso un'era post-grafene di nuovi materiali per applicazioni elettroniche, un team internazionale di ricercatori, compresi scienziati dell'Università della California, lungo il fiume, ha trovato un modo nuovo ed entusiasmante per chiarire le proprietà di nuovi semiconduttori bidimensionali. Questi materiali hanno proprietà uniche che promettono una migliore integrazione della comunicazione ottica con i dispositivi tradizionali a base di silicio.

I ricercatori hanno fabbricato un film sottile a strato singolo atomico di bisolfuro di molibdeno (MoS ₂ ) su un substrato di niobato di litio (LiNbO ₃ ). LiNbO ₃ viene utilizzato in molti dispositivi elettronici che trattano segnali ad alta frequenza come telefoni cellulari o installazioni radar. Applicazione di impulsi elettrici a LiNbO ₃ , i ricercatori hanno creato onde sonore ad altissima frequenza - "onde acustiche di superficie" - che corrono lungo la superficie di LiNbO ₃ , simile a terremoti a terra. Telefono cellulare, Per esempio, utilizzare le risonanze di queste onde di superficie per filtrare i segnali elettrici in modo simile a un bicchiere di vino che risuona quando una voce lo colpisce esattamente al tono giusto.

Nello specifico, il team di ricerca ha utilizzato le onde di superficie di LiNbO ₃ per ascoltare come l'illuminazione di LiNbO ₃ dalla luce laser cambia le proprietà elettriche di MoS ₂ .

"Il tono con cui risuona un bicchiere di vino cambia man mano che lo riempi. Se lo batti con un cucchiaio, puoi sentire quel tono Con la pratica puoi intuire dal tono quanto è pieno il bicchiere di vino senza guardare il bicchiere, " ha spiegato Ludwig Bartels, un professore di chimica che ha guidato la squadra alla UC Riverside. "In un modo simile, possiamo 'sentire' il LiNbO ₃ onde sonore e dedurre quanta corrente la luce laser ha permesso di fluire nel MoS ₂ . Abbiamo anche fabbricato strutture a transistor sul MoS ₂ film e ha dimostrato che in effetti la nostra analisi è corretta."

I risultati dello studio sono apparsi online la scorsa settimana in Comunicazioni sulla natura .

"La natura consolidata dei substrati e dei processi per creare onde acustiche superficiali rende la nuova tecnica facile e pronta per essere applicata, " ha detto Bartels. "In particolare, anche remoto, le applicazioni di rilevamento wireless sembrano essere a portata di mano."

Il progetto di ricerca è nato dalla collaborazione tra studenti e ricercatori della UC Riverside e dell'Università di Augsburg, Germania.

Per questo progetto, Il laboratorio di Bartels ha beneficiato notevolmente delle competenze complementari tra le due università, permettendo ai ricercatori di esplorare nuove prospettive. La fabbricazione del materiale è proseguita presso l'UCR nel laboratorio di Bartels, seguita dall'integrazione dei dispositivi in ​​Baviera.

"È stato davvero emozionante vedere come i nostri studenti hanno ottenuto questi affascinanti risultati combinando i materiali 2D della California e la nostra esperienza nelle onde acustiche di superficie, " disse Hubert Krenner, un membro del Cluster of Excellence Nanosistemi Initiative Munich (NIM), Germania, che ha guidato il progetto all'Università di Augusta insieme ad Achim Wixforth. Lo studente laureato dell'UCR Edwin Preciado e il neolaureato dell'Università di Augusta Florian J. R. Schülein hanno guidato il progetto di ricerca nei laboratori di ricerca di Bartels e Krenner, rispettivamente.

"La collaborazione internazionale e la mia capacità di svolgere un lavoro di ricerca in Germania è stato fondamentale per il successo di questo progetto, " Ha detto Preciado. "Ho imparato molto soggiornando per alcuni mesi ad Augusta. Mi ha fornito esperienza e competenze che altrimenti non avrei potuto acquisire facilmente".

Allo stesso modo, Sebastian Martello, uno studente laureato presso l'Università di Augusta, ha lavorato nel laboratorio di Bartels quest'estate fabbricando un nuovo lotto di dispositivi in ​​un'estensione del progetto attuale.