राइस लैब इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए द्वि-आयामी अर्धचालक में धातु 'द्वीप' जोड़ता है

रास्ते में आने से, फ्लोरीन परमाणु एक अर्धचालक से धातु में द्वि-आयामी सामग्री को इस तरह से बदलने में मदद करते हैं जो इलेक्ट्रॉनिक्स और अन्य अनुप्रयोगों के लिए अत्यधिक उपयोगी हो सकता है. चावल सामग्री वैज्ञानिक पुलिकेल अजयन और प्रमुख लेखक श्रुति राधाकृष्णन के नेतृत्व में एक अध्ययन में टंगस्टन डाइसल्फ़ाइड को अर्धचालक से धातु अवस्था में बदलने की एक नई विधि का विवरण दिया गया है।.

अन्य प्रयोगशालाओं ने सामग्री में तत्वों को जोड़कर परिवर्तन प्राप्त किया है - एक प्रक्रिया जिसे डोपिंग के रूप में जाना जाता है - लेकिन परिवर्तन पहले कभी स्थिर नहीं रहा. चावल में परीक्षण और गणना ने नए राज्य में फ्लोरिनेटिंग टंगस्टन डाइसल्फ़ाइड ताले दिखाए, जिसमें अद्वितीय ऑप्टिकल और चुंबकीय गुण हैं.

शोधकर्ताओं ने सामग्री पर परिवर्तन के प्रभाव को भी नोट किया आदिवासी गुण - घर्षण का एक उपाय, स्नेहन और पहनना. संक्षेप में, फ्लोरीन मिलाने से सामग्री कमरे के तापमान पर अधिक फिसलन भरी हो जाती है.

लैब का काम विस्तृत है उन्नत सामग्री.

टंगस्टन डाइसल्फ़ाइड है a संक्रमण धातु डाइक्लोजेनाइड (टीएमडी), एक परमाणु-मोटी अर्धचालक. ग्राफीन के विपरीत, जो कार्बन परमाणुओं की एक सपाट जाली है, एक TMD में दो तत्व शामिल होते हैं, एक संक्रमण धातु परमाणु (इस मामले में, टंगस्टन) और दूसरा (गंधक) ए काल्कोजन. सामग्री सख्ती से सपाट नहीं है; संक्रमण धातु परत चाकोजेन के बीच सैंडविच होती है, तीन-परत जाली बनाना.

TMD ऊर्जा भंडारण के लिए अन्य 2D सामग्री के साथ संभावित बिल्डिंग ब्लॉक हैं, इलेक्ट्रोकैटलिसिस और स्नेहन, जो सभी अब स्थिर चरण परिवर्तन से प्रभावित हैं.

क्योंकि फ्लोरीन परमाणु टंगस्टन और सल्फर की परतों के बीच 0.6-नैनोमीटर के स्थान से बहुत छोटे होते हैं, शोधकर्ताओं ने कहा कि आक्रामक परमाणु बीच में अपना काम करते हैं, सामग्री की व्यवस्थित जाली को बाधित करना. फ्लोरीन सल्फर विमानों को इस तरह या उस तरह से सरकने की अनुमति देता है, और फ्लोरीन और सल्फर के बीच इलेक्ट्रॉनों का परिणामी व्यापार भी अद्वितीय गुणों के लिए जिम्मेदार है.

दो-आयामी टंगस्टन डाइसल्फ़ाइड को फ्लोराइड करने से सिंथेटिक सेमीकंडक्टर में धात्विक द्वीप जुड़ जाते हैं, अद्वितीय ऑप्टिकल और चुंबकीय गुणों के साथ, राइस यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं के अनुसार. अजयन रिसर्च ग्रुप के सौजन्य से

"यह निश्चित रूप से एक बड़ा आश्चर्य था. जब हमने यह काम शुरू किया था, एक चरण परिवर्तन आखिरी चीज थी जिसे हमने देखने की उम्मीद की थी। ” राधाकृष्णन ने कहा, अजयन की प्रयोगशाला में एक पूर्व स्नातक छात्र और अब इंटेल कॉर्प में एक मॉड्यूल इंजीनियर. हिल्सबोरो में, अयस्क.

"यह वास्तव में आश्चर्य की बात है कि फ्लोरिनेटेड टंगस्टन डाइसल्फाइड की घर्षण विशेषताएं फ्लोरिनेटेड ग्रैफेन से पूरी तरह अलग होती हैं जिसका अध्ययन पहले किया गया था,सह-लेखक टोबिन फिलेटर ने कहा, टोरंटो विश्वविद्यालय में मैकेनिकल इंजीनियरिंग के एक सहयोगी प्रोफेसर. "इस तरह के दिलचस्प व्यवहार का पता लगाने के लिए समान 2D सामग्री का अध्ययन करने के लिए यह एक प्रेरणा है।"

शोधकर्ताओं ने कहा कि फ्लोरीन न केवल बैंडगैप को कम करता है और सामग्री को अधिक प्रवाहकीय बनाता है बल्कि उन दोषों का भी कारण बनता है जो सामग्री की सतह के साथ धातु "द्वीप" बनाते हैं जो पैरामैग्नेटिक और फेरोमैग्नेटिक गुण भी प्रदर्शित करते हैं. "धातु टंगस्टन डाइसल्फ़ाइड के ये क्षेत्र चुंबकीय हैं और वे एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप करते हैं", दिलचस्प चुंबकीय गुण बनाना,” Radhakrishnan said.

आगे, क्योंकि फ्लोरीन परमाणु विद्युत रूप से ऋणात्मक होते हैं, उन्हें पड़ोसी परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन घनत्व को बदलने का भी संदेह है. यह सामग्री के ऑप्टिकल गुणों को बदल देता है, इसे संवेदन और उत्प्रेरण अनुप्रयोगों के लिए एक उम्मीदवार बनाना. राधाकृष्णन ने सुझाव दिया कि सुपरकैपेसिटर और अन्य ऊर्जा-भंडारण अनुप्रयोगों के लिए इलेक्ट्रोड के रूप में सामग्री उनके धातु चरण में भी उपयोगी हो सकती है.

राधाकृष्णन ने कहा कि फ्लोरीन की विभिन्न सांद्रता धात्विक चरण में परिवर्तन के अनुपात को बदल देती है, लेकिन प्रयोगशाला ने अध्ययन किए गए तीनों सांद्रता में परिवर्तन स्थिर रहा.

"चरण परिवर्तन", फ्लोरीन द्वारा क्रियाशीलता के साथ गुणों में परिवर्तन और इसके चुंबकीय और जनजातीय परिवर्तन बहुत रोमांचक हैं,” Ajayan said. "इसे अन्य 2D स्तरित सामग्रियों तक बढ़ाया जा सकता है और मुझे यकीन है कि यह कुछ मनोरम अनुप्रयोगों को खोलेगा।"

पेपर के सह-लेखक भारतीय विज्ञान संस्थान के दिया दास और अभिषेक सिंह हैं; लियांग्ज़ी डेंग और पॉल चु, ह्यूस्टन विश्वविद्यालय में भौतिकी के प्रोफेसर; भरनेवाला, परमबथ सुदीप और विलियम कोलासो; कोलोराडो विश्वविद्यालय के सादेघ यज़्दी, बोल्डर; भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान खड़गपुर के चावल के पूर्व छात्र चंद्रशेखर तिवारी; और स्नातक छात्र कार्लोस डी लॉस रेयेस और एंजेल मार्टिस, रसायन विज्ञान के एक सहयोगी प्रोफेसर, बायोइंजीनियरिंग और सामग्री विज्ञान और नैनोइंजीनियरिंग, चावल का.

स्रोत: समाचार.चावल.edu, माइक विलियम्स द्वारा