FLOTTA Dottorando Matthias Wurdack. Credito:Phil Dooley ANU
Un team internazionale di scienziati ha inventato l'equivalente di un'armatura per sistemi quantistici estremamente fragili, che li renderà sufficientemente robusti da essere utilizzati come base per una nuova generazione di elettronica a basso consumo energetico.
Gli scienziati hanno applicato l'armatura schiacciando delicatamente goccioline di gallio metallico liquido sui materiali, rivestendoli con ossido di gallio.
La protezione è fondamentale per i materiali sottili come il grafene, che hanno uno spessore di un solo atomo - essenzialmente bidimensionale (2-D) - e quindi sono facilmente danneggiati dalla tecnologia di stratificazione convenzionale, disse Matthias Wurdack, chi è l'autore principale della pubblicazione del gruppo in Materiale avanzato .
"Il rivestimento protettivo funziona fondamentalmente come un'armatura per il materiale atomicamente sottile, protegge dalle particelle ad alta energia, che gli arrecherebbe un grave danno, pur mantenendo integralmente le sue proprietà optoelettroniche e la sua funzionalità, " ha detto il signor Wurdack, un dottorato di ricerca studente presso il Centro di Fisica Non Lineare (NLPC) della Scuola di Ricerca in Fisica, e il Centro di Eccellenza FLEET ARC.
La nuova tecnica apre la strada all'espansione di un'industria basata sull'elettronica ultrasottile, ha detto il capo del gruppo di ricerca, Professoressa Elena Ostrovskaja, anche da NLPC e FLEET.
"I materiali bidimensionali hanno proprietà straordinarie come una resistenza estremamente bassa o interazioni altamente efficienti con la luce".
"Grazie a queste proprietà potrebbero avere un ruolo importante nella lotta contro il cambiamento climatico".
L'otto percento del consumo globale di elettricità nel 2020, era dovuto alle tecnologie dell'informazione, compresi i computer, smartphone e grandi data center di colossi tecnologici come Google e Amazon. Si prevede che questa cifra raddoppierà ogni decennio con l'aumento della domanda di servizi di intelligenza artificiale e dispositivi intelligenti.
Però, questo lavoro promette alternative a basso consumo energetico per l'elettronica e l'optoelettronica, sfruttando le prestazioni superiori dei materiali semiconduttori 2-D, come il disolfuro di tungsteno, che è stato utilizzato in questo studio.
Eterostruttura disolfuro di tungsteno / ossido di gallio. Credito:FLEET
L'utilizzo di materiali 2D per realizzare dispositivi più efficienti avrà vantaggi oltre la riduzione delle emissioni di carbonio, dice il signor Wurdack.
"La tecnologia 2-D potrebbe anche consentire sensori super efficienti sui veicoli spaziali, o processori in dispositivi Internet of Things che sono meno limitati dalla durata della batteria."
Il team ha creato il loro strato protettivo esponendo all'aria una gocciolina di gallio liquido, che immediatamente formò uno strato perfettamente uniforme di ossido di gallio sulla sua superficie di soli tre nanometri di spessore.
Schiacciando la goccia sopra il materiale 2-D con un vetrino, lo strato di ossido di gallio può essere trasferito dal gallio liquido sull'intera superficie del materiale, fino a centimetri di scala.
Poiché questo ossido di gallio ultrasottile è un vetro amorfo isolante, conserva le proprietà optoelettroniche del semiconduttore 2-D sottostante. Il vetro all'ossido di gallio può anche migliorare queste proprietà a temperature criogeniche e protegge bene contro altri materiali depositati sulla parte superiore. Ciò consente la realizzazione di sofisticati, dispositivi elettronici e ottici su nanoscala a strati, come diodi emettitori di luce, laser e transistor.
"Abbiamo creato una bella alternativa alla tecnologia esistente che può essere scalata per applicazioni industriali, " Ha detto il signor Wurdack.
"Speriamo di trovare partner del settore che collaborino con noi per sviluppare una stampante per strati protettivi basata su questa tecnologia, che può entrare in qualsiasi laboratorio, come una macchina per la litografia."
"Sarebbe entusiasmante vedere ricerche fondamentali come questa trovare la loro strada nell'industria!"
"Ga ultrasottile 2 oh 3 Vetro:un materiale di passivazione e protezione su larga scala per monostrato WS 2 " è stato pubblicato in Materiale avanzato a dicembre 2020.
