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laboratorio de arroz agrega metálicos ‘islas’ de semiconductores de dos dimensiones para la electrónica

Al obtener en el camino, átomos de flúor ayudan a un material de dos dimensiones transformar de un semiconductor a un metal en una manera que podría ser de gran utilidad para la electrónica y otras aplicaciones. Un estudio dirigido por Rice científico de materiales Pulickel Ajayan y autor principal Sruthi Radhakrishnan detalla un nuevo método para transformar disulfuro de tungsteno a partir de un semiconductor a un estado metálico.

Otros laboratorios han logrado la transformación mediante la adición de elementos al material - un proceso conocido como dopaje - pero el cambio nunca antes ha sido estable. Las pruebas y cálculos en Rice mostraron bloqueos de disulfuro de tungsteno fluorado en el nuevo estado, que tiene propiedades ópticas y magnéticas únicas.

Los investigadores también notaron el efecto de la transformación en el material. tribológico propiedades - una medida de la fricción, lubricación y desgaste. En breve, la adición de flúor hace que el material sea más resbaladizo a temperatura ambiente.

El trabajo del laboratorio se detalla en Materiales avanzados.

El disulfuro de tungsteno es un dicalcogenuro de metal de transición (DTM), un semiconductor de un átomo de espesor. A diferencia del grafeno, que es una celosía plana de átomos de carbono, un TMD incorpora dos elementos, uno una metal de transición átomo (en este caso, tungsteno) y el otro (azufre) una chalcogen. El material no es estrictamente plana; la capa de metal de transición se intercala entre el calcógeno, formando una celosía de tres capas.

TTM son bloques de construcción potenciales con otros materiales 2D para el almacenamiento de energía, electrocatálisis y lubricación, todos los cuales están influenciados por la transformación de fase ahora-estable.

Debido a átomos de flúor son mucho más pequeñas que el espacio de 0,6 nanómetros entre las capas de tungsteno y azufre, los investigadores dijeron que los átomos invasivos se abren camino en el medio, interrumpir celosía ordenada del material. El flúor permite que los planos de azufre se deslicen de esta manera o que, y el comercio resultante de electrones entre el flúor y azufre también es responsable de las propiedades únicas.

Fluoración de disulfuro de tungsteno bidimensional añade islas metálicas al semiconductor sintética, junto con propiedades ópticas y magnéticas únicas, según investigadores de la Universidad de Rice. Cortesía del Grupo de Investigación Ajayan

“Sin duda fue una gran sorpresa. Cuando empezamos este trabajo, una transformación de fase era lo último que esperábamos ver”. dijo Radhakrishnan, ex estudiante de posgrado en el laboratorio de Ajayan y ahora ingeniero de módulos en Intel Corp. en Hillsboro, Mineral.

“Es realmente sorprendente que las características de fricción del disulfuro de tungsteno fluorado sean completamente diferentes del grafeno fluorado que se estudió antes.,”, dijo el coautor Tobin Filleter., profesor asociado de ingeniería mecánica en la Universidad de Toronto. "Esta es una motivación para estudiar materiales 2D similares para explorar un comportamiento tan interesante".

Los investigadores dijeron que el flúor parece no sólo disminuir la banda prohibida y hacer el material más conductor, sino también causa defectos metálicos que crean “islas” a lo largo de la superficie del material que también muestran propiedades paramagnéticas y ferromagnéticas. “Estas regiones de disulfuro de tungsteno metálico son magnéticos y que interfieren entre sí, la creación de propiedades magnéticas interesantes,”Dijo Radhakrishnan.

Promover, porque los átomos de flúor son eléctricamente negativo, también se sospecha que cambian la densidad electrónica de los átomos vecinos. Eso cambia las propiedades ópticas del material., convirtiéndolo en un candidato para aplicaciones de detección y catálisis.. Radhakrishnan sugirió que los materiales también pueden ser útiles en su fase metálica como electrodos para supercondensadores y otras aplicaciones de almacenamiento de energía..

Radhakrishnan dijo que diferentes concentraciones de flúor alteran la proporción de cambio a la fase metálica., pero el cambio se mantuvo estable en las tres concentraciones estudió el laboratorio.

“La transformación de fase, cambio en las propiedades con funcionalización por flúor y sus cambios magnéticos y tribológicas son muy emocionantes,”Dijo Ajayan. “Esto se puede extender a otros materiales en capas 2D y estoy seguro de que va a abrir algunas aplicaciones cautivador.”

Los co-autores del artículo son Deya Das y Abhishek Singh del Indian Institute of Science; Liangzi Deng y Paul Chu, un profesor de física en la Universidad de Houston; fileteadora, Parambath Sudeep y Guillaume Colas de la Universidad de Toronto; Sadegh Yazdi de la Universidad de Colorado, Roca; ex alumno de arroz Chandra Sekhar Tiwary del Instituto Indio de Tecnología de Kharagpur; and graduate student Carlos de los Reyes and Angel Martí, un profesor asociado de química, la bioingeniería y la ciencia de los materiales y la nanoingeniería, de arroz.


Fuente: noticias.arroz.edu, por Mike Williams

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