Comprimere un semiconduttore per avvicinare gli atomi o allungarlo per allontanarli può cambiare drasticamente il modo in cui l'elettricità scorre e il modo in cui viene emessa la luce. Gli scienziati hanno trovato un modo innovativo per comprimere o allungare film molto sottili (monostrato e doppio strato) di diseleniuro di tungsteno posizionando il film su diverse superfici ad alte temperature. La superficie sottostante si è allungata o compressa durante il raffreddamento. Come mai? Con poche eccezioni, tutti i materiali si espandono quando vengono riscaldati e si contraggono quando vengono raffreddati. Però, questo cambiamento avviene a velocità diverse. Poiché i film rispondono a una velocità diversa rispetto alla superficie, i film si allungano o si comprimono dopo il raffreddamento. Eccitante, le proprietà elettroniche dei film stirati erano drammaticamente differenti.

Stirare le pellicole per alterare il modo in cui conducono l'elettricità potrebbe portare a luci a LED più luminose, laser più efficienti, ed elettronica ad alte prestazioni. Lo stiramento o la compressione dei film consente la modifica controllata delle proprietà elettroniche che possono essere utilizzate per esplorare la fisica sottostante dei materiali. La tecnica è stata utilizzata per realizzare film semiconduttori 2-D che possono essere utilizzati in diversi dispositivi.

Le proprietà elettroniche e ottiche dei materiali sono direttamente correlate alla loro struttura cristallina atomica. Avvicinando gli atomi l'uno all'altro (comprimendo) o allontanandoli (allungando), si possono cambiare drasticamente le proprietà elettroniche e ottiche dei materiali. Ora, ricercatori a Berkeley, California, hanno sviluppato un nuovo metodo per indurre in modo controllabile fino all'1% di deformazione dovuta allo stiramento e allo 0,2% di deformazione dovuta alla compressione in diseleniuro di tungsteno 2-D (WSe2). In questo studio, i ricercatori hanno coltivato un semiconduttore ad alta temperatura su diversi substrati con proprietà termiche non corrispondenti. Al raffreddamento, questi substrati si sono contratti più o meno del semiconduttore. Se il substrato si contraeva di più, il film a semiconduttore 2-D era in compressione.

Quando il substrato si contrae meno, la struttura cristallina del film semiconduttore 2-D è stata allungata. L'allungamento del film ha prodotto un nuovo cambiamento nelle proprietà elettroniche del film, e il materiale è cambiato dall'essere un materiale bandgap "indiretto" a un materiale "diretto" che ha portato il materiale teso a emettere luce con la stessa quantità di energia (cioè, una maggiore efficienza di fotoluminescenza). Questo nuovo metodo può essere utilizzato per sviluppare semiconduttori 2-D ingegnerizzati e sintonizzare in modo controllabile le loro proprietà elettroniche. Ciò consentirà agli scienziati di sviluppare una migliore comprensione della fisica sottostante del materiale e di produrre nuovi materiali per lo sviluppo di dispositivi elettronici altamente efficienti.