Gadgets worden flexibel, zeer efficiënt en veel kleiner, na een doorbraak in het meten van tweedimensionale 'wonder'-materialen door de Universiteit van Warwick.

Dr. Neil Wilson van de afdeling Natuurkunde heeft een nieuwe techniek ontwikkeld om de elektronische structuren van stapels tweedimensionale materialen te meten - plat, atomair dun, zeer geleidend, en extreem sterke materialen – voor het eerst.

Meerdere gestapelde lagen van 2D-materialen - ook wel heterostructuren genoemd - creëren zeer efficiënte opto-elektronische apparaten met ultrasnelle elektrische lading, die kunnen worden gebruikt in nanocircuits, en zijn sterker dan materialen die in traditionele circuits worden gebruikt.

Er zijn verschillende heterostructuren gemaakt met verschillende 2D-materialen - en door verschillende combinaties van 2D-materialen te stapelen, ontstaan ​​nieuwe materialen met nieuwe eigenschappen.

De techniek van Dr. Wilson meet de elektronische eigenschappen van elke laag in een stapel, waardoor onderzoekers de optimale structuur kunnen vaststellen voor de snelste, meest efficiënte overdracht van elektrische energie.

De techniek gebruikt het foto-elektrisch effect om het momentum van elektronen in elke laag direct te meten en laat zien hoe dit verandert wanneer de lagen worden gecombineerd.

Het vermogen om te begrijpen en te kwantificeren hoe 2D-materiaalheterostructuren werken - en om optimale halfgeleiderstructuren te creëren - baant de weg voor de ontwikkeling van zeer efficiënte nanocircuits, en kleiner, flexibel, meer draagbare gadgets.

Zonne-energie kan ook een revolutie teweegbrengen met heterostructuren, omdat de atomair dunne lagen een sterke absorptie en efficiënte stroomconversie mogelijk maken met een minimale hoeveelheid fotovoltaïsch materiaal.

Dr. Wilson zegt over het werk:"Het is buitengewoon opwindend om te kunnen zien, Voor de eerste keer, hoe interacties tussen atomair dunne lagen hun elektronische structuur veranderen. Dit werk toont ook het belang aan van een internationale benadering van onderzoek; zonder onze collega's in de VS en Italië hadden we dit resultaat niet kunnen bereiken."

Dr. Wilson werkte de techniek in samenwerking met collega's in de theoriegroepen aan de Universiteit van Warwick en de Universiteit van Cambridge, aan de Universiteit van Washington in Seattle, en de Elettra-lichtbron, nabij Triëst in Italië.

Om te begrijpen hoe interacties tussen de atomaire lagen hun elektronische structuur veranderen, was de hulp nodig van computermodellen ontwikkeld door Dr. Nick Hine, ook van Warwick's Department of Physics.