Per la prima volta, sono stati coltivati ​​monostrati di dicalcogenuri di metalli di transizione con eccellenti proprietà ottiche. Un team di fisici dell'Università di Varsavia è riuscito a superare le difficoltà tecniche incontrate dall'industria e dagli scienziati di tutto il mondo, vale a dire le dimensioni molto limitate, eterogeneità, e l'allargamento delle righe spettrali dei materiali fabbricati. Monostrati senza questi difetti sono stati coltivati ​​mediante epitassia a fascio molecolare su substrati di nitruro di boro atomicamente piatti.

Cristalli bidimensionali con struttura a nido d'ape, tra cui il famoso grafene, hanno già rivoluzionato la nanoscienza e hanno il potenziale per rivoluzionare le tecnologie comuni, anche. Perciò, è altamente auspicabile sviluppare metodi su scala industriale per la loro produzione.

Però, nonostante i notevoli investimenti nello sviluppo di tecniche di crescita per cristalli atomicamente sottili, i migliori monostrati di qualità sono attualmente ancora ottenuti mediante esfoliazione, cioè a causa del distacco meccanico dei singoli strati atomici dal cristallo bulk. Per esempio, i fiocchi di grafene esfoliati dalla grafite sfusa mostrano proprietà elettriche superiori rispetto al grafene cresciuto. In contrasto, la dimensione dei monostrati esfoliati meccanicamente è piuttosto ridotta.

Allo stesso modo, le proprietà ottiche dei dicalcogenuri di metalli di transizione bidimensionali (es. diseleniuro di molibdeno) sono pienamente rivelate solo per strati ottenuti a seguito di esfoliazione e dopo essere stati sottoposti ad ulteriore trattamento meccanico, come posizionarli tra strati di nitruro di boro. Però, come già detto, questa tecnica non porta a cristalli atomicamente sottili su scala più ampia, con conseguente eterogeneità, dimensioni limitate, e anche alla comparsa di ondulazioni, bolle, e bordi irregolari.

Quindi, è fondamentale sviluppare una tecnica per la coltivazione di dicalcogenuri di metalli di transizione bidimensionali che consenta la produzione di monostrati con un'ampia superficie. Attualmente, una delle tecnologie più avanzate per la produzione di cristalli semiconduttori sottili è l'epitassia a fascio molecolare (MBE). Fornisce strutture a bassa dimensionalità su wafer di grandi dimensioni, con elevata omogeneità, ma la sua efficacia nella produzione di dicalcogenuri di metalli di transizione è stata finora molto limitata. In particolare, le proprietà ottiche dei monostrati cresciuti con MBE sono state finora piuttosto modeste, per esempio. le righe spettrali sono state ampie e deboli, mostrando scarse prospettive per l'uso delle spettacolari proprietà ottiche dei dicalcogenuri di metalli di transizione su scala più ampia.

È in quest'area che i ricercatori della Facoltà di Fisica dell'Università di Varsavia hanno fatto un passo avanti. In collaborazione con diversi laboratori europei e giapponesi, hanno condotto una serie di studi sulla crescita di monostrati di dicalcogenuri di metalli di transizione su un substrato di nitruro di boro atomicamente piatto. In questo modo, utilizzando il metodo MBE, ottennero cristalli piatti, di dimensioni uguali al supporto, mostrando parametri uniformi su tutta la superficie, tra cui, soprattutto, eccellenti proprietà ottiche.

I risultati del lavoro sono stati appena pubblicati nell'ultimo volume della prestigiosa rivista Nano lettere . La scoperta indirizza la ricerca futura sulla produzione industriale di materiali atomicamente sottili. In particolare, indica la necessità di sviluppare wafer di nitruro di boro atomicamente piatte più grandi. Su tali wafer, sarà possibile coltivare monostrati con la qualità ottica, dimensioni, e l'omogeneità richiesta per le applicazioni optoelettroniche.