I ricercatori della NYU Tandon School of Engineering hanno aperto la strada a un metodo per coltivare un materiale elettronico su scala atomica con la massima qualità mai riportata. In un articolo pubblicato su Lettere di fisica applicata , L'assistente professore di ingegneria elettrica e informatica Davood Shahrjerdi e il dottorando Abdullah Alharbi descrivono in dettaglio una tecnica per sintetizzare grandi fogli di disolfuro di tungsteno monostrato ad alte prestazioni, un materiale sintetico con una vasta gamma di applicazioni elettroniche e optoelettroniche.

"Abbiamo sviluppato un reattore personalizzato per coltivare questo materiale utilizzando una tecnica di routine chiamata deposizione chimica da vapore. Abbiamo apportato alcune modifiche sottili ma critiche per migliorare il design del reattore e il processo di crescita stesso, e siamo stati entusiasti di scoprire che potevamo produrre il disolfuro di tungsteno monostrato della più alta qualità riportato in letteratura, " ha affermato Shahrjerdi. "È un passo fondamentale verso l'abilitazione del tipo di ricerca necessario per lo sviluppo di transistor di prossima generazione, elettronica indossabile, e persino dispositivi biomedici flessibili."

La promessa di materiali elettronici bidimensionali ha stuzzicato i ricercatori per più di un decennio, poiché il primo materiale di questo tipo, il grafene, è stato scoperto sperimentalmente. Detti anche materiali "monostrato", il grafene e altri materiali bidimensionali simili hanno uno spessore di un solo atomo, centinaia di migliaia di volte più sottile di un foglio di carta. Questi materiali vantano importanti vantaggi rispetto al silicio, ovvero flessibilità senza pari, forza, e conduttività, ma lo sviluppo di applicazioni pratiche per il loro utilizzo è stato impegnativo.

Il grafene (un singolo strato di carbonio) è stato esplorato per interruttori elettronici (transistor), ma la sua mancanza di un gap di banda energetica pone difficoltà per le applicazioni dei semiconduttori. "Non puoi spegnere i transistor al grafene, " ha spiegato Shahrjerdi. A differenza del grafene, il disolfuro di tungsteno ha un notevole gap energetico. Mostra anche nuove entusiasmanti proprietà:quando il numero di strati atomici aumenta, il band gap diventa sintonizzabile, e allo spessore del monostrato può fortemente assorbire ed emettere luce, rendendolo ideale per applicazioni in optoelettronica, rilevamento, ed elettronica flessibile.

Gli sforzi per sviluppare applicazioni per materiali monostrato sono spesso afflitti da imperfezioni nel materiale stesso, impurità e disturbi strutturali che possono compromettere il movimento dei portatori di carica nel semiconduttore (mobilità dei portatori). Shahrjerdi e il suo studente sono riusciti a ridurre i disturbi strutturali omettendo i promotori della crescita e utilizzando l'azoto come gas di trasporto piuttosto che una scelta più comune, argon.

Shahrjerdi ha notato che test approfonditi del loro materiale hanno rivelato i valori più alti registrati finora per la mobilità dei portatori nel disolfuro di tungsteno monostrato. "È uno sviluppo molto entusiasmante per quelli di noi che fanno ricerca in questo campo, " Egli ha detto.