Ricercatori del Trinity College di Dublino, L'Irlanda ha dimostrato che PtSe2, un dicalcogenuro di metallo di transizione poco studiato ha il potenziale per una varietà di usi. In particolare, PtSe2 è un eccellente sensore di gas ad alte prestazioni, e la fabbricazione è compatibile con le fonderie di chip di silicio.

Ricercatori dell'ammiraglia del grafene, lavorando presso il centro AMBER del Trinity College di Dublino, Irlanda in collaborazione con ricercatori dell'Università di Siegen, Germania, e Università di Vienna, Austria, hanno dimostrato sensori di gas ultraveloci e altamente sensibili che utilizzano seleniuro di platino (PtSe2). Questo materiale – un dicalcogenuro di metallo di transizione (TMD) – ha un potenziale promettente in diverse aree della nanoelettronica, compresa l'optoelettronica e il rilevamento. Questa ricerca, pubblicato in ACS Nano , dimostra il potenziale di PtSe2 in una gamma di applicazioni, e presenta questo materiale poco studiato come un ottimo candidato per ulteriori indagini.

Il nuovo TMD è stato creato utilizzando un metodo di conversione del metallo, in cui un sottile film di platino viene convertito in PtSe2 mediante conversione termicamente assistita in vapore di selenio a 400 °C. PtSe2 ora si unisce alla crescente classe di TMD stabili. Georg Duesberg, del Trinity College di Dublino, è il principale investigatore dello studio. Ha detto:"Abbiamo eseguito uno studio di screening dei materiali, per controllare alcune diverse combinazioni di materiali. La conversione dei metalli è utile nella ricerca di nuovi materiali, perché è semplice da fare. Delle altre combinazioni che hanno funzionato, molti subito ossidati, quindi non erano stabili. Siamo stati molto fortunati a trovare un punto debole con questo materiale, e di essere in grado di sintetizzarlo su larga scala".

Uno dei vantaggi di PtSe2 è il metodo di fabbricazione, che è compatibile con la fabbricazione di chip di silicio. "Coltiviamo PtSe2 a 400 °C, il che lo rende potenzialmente adatto per la cosiddetta elaborazione di back end of line (BEOL). Ciò significa che può essere combinato con architetture di dispositivi esistenti per aggiungere nuove funzionalità, " ha detto Niall McEvoy, un ricercatore del Trinity College di Dublino che ha eseguito gli esperimenti di crescita. L'elaborazione BEOL viene dopo l'effettiva fabbricazione di circuiti integrati di un chip di silicio, È fondamentale che la temperatura sia inferiore a 450 °C, per preservare la funzionalità del circuito integrato. "Questo è molto interessante per la spinta del Flagship verso le applicazioni industriali, " ha aggiunto Duesberg. "Questo potenzialmente può essere coltivato su un chip. Puoi immaginare di utilizzare questo materiale per l'Internet of Things, sensori e così via."

Per dimostrare le possibili applicazioni del nuovo materiale, i ricercatori hanno testato le sue prestazioni nel rilevamento di NO2. "Tutti i nostri materiali coltivati ​​in casa sono testati come sensori di gas. PtSe2 ha mostrato risultati eccellenti, alta sensibilità, ottimo tempo di risposta e recupero quasi completo, " ha detto Kangho Lee, un ricercatore del Trinity College di Dublino che ha eseguito gli esperimenti di rilevamento del gas. Le molecole di gas adsorbite sulla superficie del PtSe2 ne modificano la conduttività, abbassando la resistenza. I ricercatori hanno scoperto che il PtSe2 aveva una sensibilità estremamente elevata, misurando 100 ppb di NO2 a temperatura ambiente. Il sensore è stato anche estremamente veloce nel rispondere al gas – rilevando basse quantità di gas in pochi secondi – e recuperando completamente in un minuto quando l'atmosfera inerte è stata ripristinata.

Per applicazioni di rilevamento commerciali, il sensore deve rispondere solo a gas specifici, in modo da poter monitorare i cambiamenti delle condizioni ambientali. McEvoy è ottimista sul fatto che il PtSe2 possa essere trattato per avere le proprietà di rilevamento selettive necessarie. "Con alcuni passaggi di elaborazione aggiuntivi, generare selettività, PtSe2 potrebbe essere potenzialmente utilizzato in un'ampia gamma di applicazioni di rilevamento chimico industriale, " ha detto. Un potenziale percorso verso il rilevamento selettivo potrebbe essere l'aggiunta di gruppi chimici che rispondono al gas scelto.