Drie Universiteit van Californië, Riverside-ingenieurs maken deel uit van het team dat onlangs een subsidie ​​van bijna $ 1,7 miljoen van de National Science Foundation heeft gekregen om te karakteriseren, een nieuwe klasse ultradunne filmmaterialen analyseren en synthetiseren die de prestaties van persoonlijke elektronica kunnen verbeteren, opto-elektronische apparaten en energieconversiesystemen.

Het team wordt geleid door Alexander Balandin, University of California Presidential Chair in Electrical and Computer Engineering en medeoprichter van het materiaalwetenschap en -engineeringprogramma aan het Bourns College of Engineering van UC Riverside. Andere leden van het team zijn Roger Lake, een UC Riverside-professor, Alexander Khitoen, een UC Riverside onderzoeksprofessor, en Tina Salguero, een assistent-professor aan de Universiteit van Georgia.

Het project richt zich op een nieuwe klasse materialen, zogenaamde van der Waals materialen, en heterostructuren geïmplementeerd met dergelijke materialen. De ultradunne materialen kunnen uit slechts één atomair vlak bestaan, wat de term "tweedimensionale" materialen verklaart. Het project zal nieuwe elektrische, optisch, en thermische verschijnselen in dergelijke materialen en heterostructuren.

Het onderzoek zal naar verwachting nieuwe materiaalsynthesetechnieken opleveren en praktische toepassingen van ultradunne filmmaterialen in elektronische schakelaars mogelijk maken, optische detectoren, informatieverwerking met laag vermogen en directe energieconversie. De nieuwe apparaten die zijn geïmplementeerd met de ultradunne films van van der Waals-materialen hebben potentieel voor hoge snelheid en lage energiedissipatie.

De interesse voor tweedimensionale materialen werd gestimuleerd door het succes van het ultieme tweedimensionale materiaal dat bekend staat als grafeen - een enkel atomair vlak van koolstofatomen. Grafeenonderzoeksactiviteiten resulteerden in de observatie van nieuwe interessante fysieke verschijnselen en leidden tot tal van voorstellen voor praktische toepassingen van grafeen, inclusief het verbeteren van de prestaties van alles, van smartphone tot batterijen tot tennisrackets.

Elektrische en thermische geleiding in grafeen verschilt aanzienlijk van die in conventionele driedimensionale bulkmaterialen. De ongewoon hoge thermische geleidbaarheid van grafeen werd ontdekt bij UC Riverside door een groep onder leiding van Balandin. De uitzonderlijke warmtegeleidingseigenschap van dit tweedimensionale materiaal vindt momenteel zijn weg naar praktische toepassingen in thermisch beheer.

Elk lid van het door NSF gefinancierde team zal verschillende aspecten van het onderzoek en de toepassing van de van der Walls-materialen behandelen.

Balandin zal materiaalkarakterisering uitvoeren, fabricage en experimenteel testen van nanodevices, Lake zal de eerste belangrijkste theoretische analyse en computersimulatie van de eigenschappen van nieuwe materialen en apparaten uitvoeren. Khitun gaat circuits en systemen ontwerpen op basis van tweedimensionale materialen en atomaire heterostructuren. Salguero zal nieuwe materialen synthetiseren met behulp van chemische benaderingen.