Il futuro dei film e della produzione potrebbe essere in 3-D, ma l'elettronica e la fotonica stanno diventando 2-D; nello specifico, materiali semiconduttori bidimensionali.

Uno degli ultimi progressi in questi campi è incentrato sul bisolfuro di molibdeno (MoS2), un semiconduttore bidimensionale che, mentre comunemente usato in lubrificanti e leghe di acciaio, è ancora oggetto di studio in optoelettronica.

Recentemente, gli ingegneri hanno posizionato un singolo strato di molecole MoS2 sopra una struttura fotonica chiamata nanocavità ottica fatta di ossido di alluminio e alluminio. (Una nanocavità è una disposizione di specchi che consente ai raggi di luce di circolare in percorsi chiusi. Queste cavità ci aiutano a costruire cose come laser e fibre ottiche utilizzate per le comunicazioni.)

I risultati, descritto nell'articolo "MoS2 monolayers on nanocavities:enhancement in light-matter interaction" pubblicato ad aprile dalla rivista Materiali 2D , sono promettenti. La nanocavità MoS2 può aumentare la quantità di luce assorbita dai materiali semiconduttori ultrasottili. A sua volta, questo potrebbe aiutare l'industria a continuare a produrre in modo più potente, dispositivi elettronici efficienti e flessibili.

"La nanocavità che abbiamo sviluppato ha molte potenziali applicazioni, "dice Qiaoqiang Gan, dottorato di ricerca, assistente professore di ingegneria elettrica presso l'Università presso la School of Engineering and Applied Sciences di Buffalo. "Potrebbe essere utilizzato per creare pannelli solari più efficienti e flessibili, e fotorivelatori più veloci per videocamere e altri dispositivi. Potrebbe anche essere usato per produrre combustibile a idrogeno attraverso la scissione dell'acqua in modo più efficiente".

Un singolo strato di MoS2 è vantaggioso perché a differenza di un altro promettente materiale bidimensionale, grafene, la sua struttura bandgap è simile ai semiconduttori utilizzati nei LED, laser e celle solari.

"Negli esperimenti, la nanocavità è stata in grado di assorbire quasi il 70 percento del laser che abbiamo proiettato su di essa. La sua capacità di assorbire la luce e convertirla in energia disponibile potrebbe in definitiva aiutare l'industria a continuare a utilizzare dispositivi elettronici più efficienti dal punto di vista energetico, " disse Haomin Song, un dottorando nel laboratorio di Gan e un ricercatore co-leader sulla carta.

L'industria ha tenuto il passo con la domanda di piccoli, dispositivi optoelettronici più sottili e potenti, in parte, riducendo le dimensioni dei semiconduttori utilizzati in questi dispositivi.

Un problema per i dispositivi optoelettronici per la raccolta di energia, però, è che questi semiconduttori ultrasottili non assorbono la luce come i semiconduttori sfusi convenzionali. Perciò, esiste un compromesso intrinseco tra la capacità di assorbimento ottico dei semiconduttori ultrasottili e il loro spessore.

La nanocavità, descritto sopra, è una potenziale soluzione a questo problema.