(Phys.org) — Een chemisch ingenieur van de Kansas State University heeft ontdekt dat een nieuw lid van de familie van ultradunne materialen een groot potentieel heeft om elektronische en thermische apparaten te verbeteren.

Vikas Berry, William H. Honstead hoogleraar chemische technologie, en zijn onderzoeksteam hebben een nieuw materiaal van drie atomen dik bestudeerd - molybdeendisulfide - en ontdekten dat het manipuleren ervan met goudatomen de elektrische eigenschappen ervan verbetert. Hun onderzoek verschijnt in een recent nummer van Nano-letters .

Het onderzoek kan transistoren vooruit helpen, fotodetectoren, sensoren en thermisch geleidende coatings, zei Berry. Het kan ook ultrasnelle, ultradunne logica en plasmonische apparaten.

Berry's laboratorium heeft leiding gegeven aan onderzoeken naar de synthese en eigenschappen van verschillende atomair dikke nanomaterialen van de volgende generatie, zoals grafeen- en boornitride-lagen, die zijn toegepast voor gevoelige detectie, hoog-rectificerende elektronica, mechanisch sterke composieten en nieuwe bionanotechnologische toepassingen.

"Futuristisch, deze atomair dikke structuren hebben het potentieel om een ​​revolutie teweeg te brengen in de elektronica door te evolueren naar apparaten die slechts een paar atomen dik zullen zijn, ' zei Bes.

Voor het laatste onderzoek, Berry en zijn team richtten zich op transistors op basis van molybdeendisulfide, of MoS ₂ , die slechts twee jaar geleden werd geïsoleerd. Het materiaal is gemaakt van platen van drie atomen dik en heeft onlangs aangetoond dat het een transistorrectificatie heeft die beter is dan grafeen. dat is een enkele atoom dikke laag koolstofatomen.

Toen Berry's team de structuur van molybdeendisulfide bestudeerde, ze realiseerden zich dat de zwavelgroep op het oppervlak een sterke chemie had met edele metalen, inclusief goud. Door een binding tot stand te brengen tussen molybdeendisulfide en gouden nanostructuren, ze ontdekten dat de binding fungeerde als een sterk gekoppelde poortcondensator.

Berry's team verbeterde verschillende transistoreigenschappen van molybdeendisulfide door het te manipuleren met gouden nanomaterialen.

"De spontane, zeer capacitief, roostergedreven en thermisch gecontroleerde interfacing van edele metalen op metaal-dichalcogenidelagen kunnen worden gebruikt om hun dragerconcentratie te reguleren, pseudo-mobiliteit, transportbarrières en fonon-transport voor toekomstige apparaten, ' zei Bes.

Het werk kan de toekomstige elektronica aanzienlijk verbeteren, die ultradun zal zijn, zei Berry. De onderzoekers hebben een manier ontwikkeld om het vermogen dat nodig is om deze ultradunne apparaten te laten werken, te verminderen.

"Het onderzoek zal de weg effenen voor het atomair samensmelten van gelaagde heterostructuren om hun capacitieve interacties te benutten voor elektronica en fotonica van de volgende generatie, "Zei Berry. "Bijvoorbeeld, de gouden nanodeeltjes kunnen helpen bij het lanceren van 2D-plasmonen op ultradunne materialen, waardoor hun interferentie voor plasmonisch-logische apparaten."

Het onderzoek ondersteunt ook het huidige werk aan op molybdeendisulfide-grafeen gebaseerde elektronentunneling-transistoren door een route te bieden voor directe elektrodebevestiging op een molybdeendisulfide-tunneling-gate.

"De intieme, zeer capacitieve interactie van goud op molybdeendisulfide kan verhoogde pseudo-mobiliteit induceren en fungeren als elektroden voor heterostructuurapparaten, " zei TS Sreeprasad, een postdoctoraal onderzoeker in de groep van Berry.

De onderzoekers zijn van plan om verdere complexe nanoschaalarchitecturen op molybdeendisulfide te creëren om logische apparaten en sensoren te bouwen.

"De opname van goud in molybdeendisulfide biedt een weg voor transistors, biochemische sensoren, plasmonische apparaten en katalytisch substraat, " zei Phong Nguyen, een doctoraatsstudent in de chemische technologie, Wichita, Kan., die deel uitmaakt van het onderzoeksteam van Berry.

Namhoon Kim, masterstudent graanwetenschap en industrie, Korea, werkte aan het onderzoek als een undergraduate in de chemische technologie.