Tweedimensionale platen van elektronische materialen, zoals grafeen, veelbelovend voor praktische nano-elektronica-toepassingen, inclusief transparante elektronische schakelingen die worden gebruikt in elektronische displays. Molybdeendisulfide (MoS2) is van bijzonder belang omdat, in tegenstelling tot metalen grafeen, het is halfgeleidend, zoals silicium - de halfgeleider die ten grondslag ligt aan de huidige computertechnologie.

Nutsvoorzieningen, Yongqing Cai van het A*STAR Institute of High Performance Computing in Singapore, met collega's uit China en de Verenigde Staten, heeft berekend dat door waterstof toe te voegen aan een MoS2-oppervlak, delen van het oppervlak kunnen worden omgezet in metalen 'wegen'. Deze wegen kunnen elektrische ladingen transporteren tussen verschillende delen van een MoS2-nanoblad, waardoor de fabricage van geïntegreerde elektronische schakelingen mogelijk wordt.

Computerchips hebben zowel halfgeleiders als metalen nodig. Halfgeleiders (meestal silicium) vormen de basis voor elektronische componenten zoals transistors, terwijl metalen (meestal koper of goud) worden gebruikt voor draden die elektrische ladingen rond een chip transporteren. Een voordeel van het gebruik van tweedimensionale platen zoals MoS2 is dat halfgeleiders en metalen op dezelfde plaat kunnen worden geïntegreerd, het vergemakkelijken van de ontwikkeling van computerchips op nanoschaal.

Om dit werkelijkheid te laten worden, de halfgeleidende eigenschappen van een MoS2-plaat moeten worden aangepast om ervoor te zorgen dat sommige delen van de plaat metallisch en dus elektrisch geleidend worden. Cai noemt deze regio's 'nanoroads'. "Het ontwerp van geleidende nanowegen op tweedimensionale nanoplaten - op een manier die hun structurele integriteit niet aantast - is van cruciaal belang voor het transporteren van elektrische ladingen en het creëren van betrouwbare, sterk geleidende kanalen voor toepassingen in nano-elektronica, " legt Cai uit.

MoS2 moet worden aangepast voordat het elektriciteit kan geleiden, omdat het extra atomen nodig heeft om elektrische ladingen te kunnen transporteren. De onderzoekers simuleerden de effecten van het toevoegen van waterstofatomen aan het oppervlak van een MoS2-plaat en ontdekten dat MoS2 metallisch zal worden in gebieden waar waterstofatomen zich aan het oppervlak hechten. Ze toonden aan dat het toevoegen van lijnen of ketens van waterstofatomen aan het oppervlak metalen strips veroorzaakte. Uit de berekeningen van de onderzoekers blijkt dat deze strips, of nanowegen, zijn betrouwbare elektrische geleiders, en, belangrijk, ze beschadigen de structuur van de onderliggende platen niet.

Wat de praktische uitvoering betreft, de technologie bestaat al voor het afzetten van waterstof op halfgeleider nanoplaten:waterstof is afgezet op andere tweedimensionale platen, inclusief grafeen. Voordat MoS2-platen kunnen worden gebruikt om componenten zoals transistors, een methode voor het produceren van elektron-deficiënte regio's moet worden ontwikkeld. Zodra deze praktische uitdaging is aangepakt, de weg zal openstaan ​​om MoS2 succesvol te gebruiken in geïntegreerde elektronische toepassingen.