Eénmoleculair dik materiaal belooft een elektronische revolutie

Anonim

Eénmoleculair dik materiaal belooft een elektronische revolutie

Elektronica

David Szondy

29 augustus 2012

Structuur van 2D molybdeen-disulfide (Afbeelding: Wang et al. / MIT)

Stel je een wereld voor waar kamers aan hun muren worden verlicht, kleding smartphones zijn en ramen videoschermen worden. Dat lijkt een beetje science fiction, maar niet lang. Onderzoekers van het MIT gebruiken een tweedimensionale versie van molybdeendisulfide (MoS 2 ) om elektrische circuits te bouwen die binnenkort de consumentenelektronica kunnen veranderen.

We hebben veel gehoord over grafeen in de afgelopen jaren. Een tweedimensionale versie van grafiet, grafeen, is een wondermiddel gebleken. Het is enorm hard, zeer warmtegeleidend, beschikt over unieke optische eigenschappen ... en dat krabt alleen maar aan het oppervlak terwijl ingenieurs nieuwe toepassingen ontdekken in alles, van zonnepanelen tot ruimteliften.

Ter vergelijking, molybdeendisulfide is een eenvoudige substantie die grotendeels wordt gebruikt voor smeermiddelen of als katalysator bij de raffinage van aardolie. Dat is echter aan het veranderen. Vorig jaar beschreven Zwitserse wetenschappers een versie van molybdeen-disulfide met dezelfde structuur in 2D-stijl als grafeen en nu gebruiken onderzoekers van MIT deze om elektrische circuits te bouwen.

Tot voor kort probeerde MIT met weinig succes elektrische circuits uit grafeen te maken, maar het wondermateriaal bleek moeilijker te gebruiken dan gedacht. Het is een natuurlijke geleider, waarschijnlijk de beste ooit ontdekt, wat het geweldig maakt voor sommige toepassingen, maar niet voor elektronica. Om een ​​transistor uit grafeen te maken, bijvoorbeeld, is een aantal zeer slimme en problematische doping met verschillende elementen vereist. Zelfs dan zijn de resultaten vaak teleurstellend.

Molybdeen-disulfide daarentegen is een natuurlijke halfgeleider, waardoor het heel gemakkelijk wordt om er transistors van te maken. Dit was vooral het geval toen Yi-Hsien Lee, een postdoctoraal student, leerde hoe een chemisch dampdepositieproces te gebruiken om grote lagen molybdeendisulfide te maken. Deze vellen en mechanisch geproduceerde vlokken van het materiaal vormden de basis voor de circuits die recent zijn beschreven in het tijdschrift Nano Letters .

De lijst met circuits die het MIT-team tot nu toe heeft geproduceerd, is indrukwekkend. Molybdeendisulfide is gebruikt om NAND-poorten te creëren, een invertercircuit, een geheugenapparaat en een ringoscillator bestaande uit twaalf transistors.

Tomás Palacios, de Emmanuel E. Landsman Associate Professor van MIT 's Department of Electrical Engineering and Computer Science (EECS), en afgestudeerde student Han Wang, zeggen dat de gemakkelijke beschikbaarheid van molybdeen disulfide en de MIT-methode voor het vervaardigen van vellen geheel opent nieuwe toepassingen voor tweedimensionale materialen. Televisieschermen kunnen bijvoorbeeld worden gebouwd met transistors die slechts een paar moleculen dik zijn en laten de platte schermen van vandaag in vergelijking daarmee uit op stenen platen - om nog maar te zwijgen over de besparingen in energie. Ze zien ook lichtemitterende wanden die het gloeiende licht van het gloeilamplicht, mobiele telefoons en andere apparaten die in het kledingweefsel geweven zouden kunnen worden, en optische displays zo dun zouden maken dat ze transparant zouden zijn en opgespoten zouden kunnen worden elk oppervlak.

Het kan niet zo lang duren voordat ramen, spiegels, tafelbladen of zelfs een drinkglazen een interactief digitaal display worden en waar uw shirts u permanent verbonden houden met het web. Wanneer of wanneer die dag komt, heb je een bodemloze put met gegevens die je altijd en overal kunt gebruiken.

Bron: MIT

Structuur van 2D molybdeen-disulfide (Afbeelding: Wang et al. / MIT)