In un articolo pubblicato su Nano , un gruppo di ricercatori della Sungkyunkwan University, La Corea del Sud fornisce una revisione completa dei materiali bidimensionali (2-D) eterogeneamente integrati da un'ampia libreria di materiali atomici 2-D con proprietà dei materiali selezionabili per aprire affascinanti possibilità per la progettazione di nuovi dispositivi funzionali.

Dalla scoperta del grafene da parte di Andre Geim e Konstantin Novoselov, materiali 2-D, per esempio., grafene, fosforo nero (BP), dicalcogenuri di metalli di transizione (TMDC), e il nitruro di boro esagonale (h-BN) hanno attirato molta attenzione grazie alle loro ampie proprietà fisiche e all'ampia gamma di applicazioni per dispositivi elettronici e optoelettronici. La ricerca su questi materiali 2-D è maturata al punto che è stata creata un'ampia libreria di materiali 2-D atomicamente sottili con proprietà dei materiali selezionabili e continua a crescere.

Combinando o impilando questi materiali 2-D, è possibile costruire eterostrutture 2-D, che sono costruiti impilando direttamente i singoli monostrati composti da materiali diversi. Ogni monostrato all'interno di un'eterostruttura 2-D è altamente stabile, a causa di forti legami covalenti tra gli atomi all'interno di quel monostrato. Però, le forze tra i monostrati che mantengono detti monostrati impilati uno sopra l'altro per formare l'eterostruttura 2-D capita di essere interazioni di van der Waals relativamente deboli. A causa di ciò, ciascuno dei monostrati conserva le sue proprietà intrinseche.

Inoltre, a differenza delle eterostrutture a semiconduttore convenzionali in cui la selezione del materiale dei componenti è limitata a quelli con strutture reticolari simili, i requisiti di disadattamento reticolare delle eterostrutture impilate possono essere ridotti a causa della debolezza delle forze di van der Waal. Ciò significa che si possono combinare isolanti, semiconduttori, o materiali metallici 2-D per formare un'unica eterostruttura 2-D nonostante le loro diverse strutture reticolari.

Quando un monostrato viene impilato in combinazione con altri monostrati realizzati con materiali diversi, è possibile creare una varietà di nuove eterostrutture con eterogiunzioni 2-D atomicamente sottili. Le eterostrutture realizzate con una particolare combinazione di materiali avranno un certo insieme di caratteristiche fisiche a seconda dei materiali con cui sono realizzate. Le insolite caratteristiche fisiche delle eterostrutture 2-D le rendono adatte all'uso in un'ampia gamma di applicazioni.

In questa recensione, vengono discusse varie eterostrutture 2-D insieme a una spiegazione di nuove proprietà elettroniche e optoelettroniche, sviluppi tecnici di sintesi avanzata, così come nuove applicazioni funzionali disponibili. Fornisce una comprensione delle attuali tendenze di ricerca nei materiali 2-D, in modo da esplorare le possibilità future per la ricerca sui nanomateriali.