Maabara ya mchele huongeza ‘visiwa’ vya metali kwenye semicondukta yenye sura mbili kwa ajili ya vifaa vya elektroniki

Kwa kuingia njiani, atomi za florini husaidia nyenzo za pande mbili kubadilika kutoka semiconductor hadi chuma kwa njia ambayo inaweza kuwa muhimu sana kwa vifaa vya elektroniki na matumizi mengine.. Utafiti ulioongozwa na mwanasayansi wa vifaa vya Mchele Pulickel Ajayan na mwandishi mkuu Sruthi Radhakrishnan anaelezea mbinu mpya ya kubadilisha disulfidi ya tungsten kutoka semiconductor hadi hali ya metali..

Maabara zingine zimepata mabadiliko kwa kuongeza vitu kwenye nyenzo - mchakato unaojulikana kama doping - lakini mabadiliko hayajawahi kuwa thabiti hapo awali.. Majaribio na hesabu za Rice zilionyesha kufuli za tungsten disulfide katika hali mpya., ambayo ina mali ya kipekee ya macho na sumaku.

Watafiti pia walibaini athari za mabadiliko kwenye nyenzo tribological mali - kipimo cha msuguano, lubrication na kuvaa. Kwa kifupi, kuongeza florini hufanya nyenzo kuteleza zaidi kwenye joto la kawaida.

Kazi ya maabara imeelezewa kwa kina Nyenzo za Juu.

Disulfidi ya Tungsten ni a mpito chuma dichalcogenide (TMD), semiconductor yenye unene wa atomi. Tofauti na graphene, ambayo ni kimiani bapa ya atomi za kaboni, TMD inajumuisha vipengele viwili, moja a mpito chuma chembe (kwa kesi hii, tungsten) na nyingine (Wao ni vitalu vya ujenzi vinavyounda viumbe hai) a chalkojeni. Nyenzo sio gorofa kabisa; safu ya chuma ya mpito imefungwa kati ya chalcogen, kutengeneza kimiani cha safu tatu.

TMD ni vizuizi vinavyowezekana vya ujenzi na nyenzo zingine za 2D kwa uhifadhi wa nishati, electrocatalysis na lubrication, yote haya yanaathiriwa na mabadiliko ya awamu tulivu.

Kwa sababu atomi za florini ni ndogo sana kuliko nafasi ya nanomita 0.6 kati ya tabaka za tungsten na salfa., watafiti walisema atomi vamizi hufanya kazi kati yao, kuvuruga kimiani cha mpangilio wa nyenzo. Fluorini huruhusu ndege za salfa kuteleza huku au kule, na kusababisha biashara ya elektroni kati ya florini na sulfuri pia akaunti kwa ajili ya mali ya kipekee.

Fluoridating tungsten disulfidi ya pande mbili huongeza visiwa vya metali kwenye semicondukta ya syntetisk., pamoja na mali ya kipekee ya macho na sumaku, kulingana na watafiti katika Chuo Kikuu cha Rice. Kwa hisani ya Kikundi cha Utafiti cha Ajayan

“Hakika ilikuwa mshangao mkubwa. Tulipoanza kazi hii, mabadiliko ya awamu ilikuwa jambo la mwisho tulilotarajia kuona." Alisema Radhakrishnan, mwanafunzi wa zamani aliyehitimu katika maabara ya Ajayan na sasa ni mhandisi wa moduli katika Intel Corp. huko Hillsboro, Madini.

"Inashangaza sana kwamba sifa za msuguano wa disulfidi ya tungsten iliyo na florini ni tofauti kabisa na graphene ya florini ambayo ilisomwa hapo awali.,” alisema mwandishi mwenza Tobin Filleter, profesa msaidizi wa uhandisi wa mitambo katika Chuo Kikuu cha Toronto. "Hii ni motisha ya kusoma nyenzo sawa za 2D ili kuchunguza tabia ya kupendeza kama hii."

Watafiti walisema florini inaonekana sio tu kupunguza bandgap na kufanya nyenzo kuwa nzuri zaidi lakini pia husababisha kasoro ambazo huunda "visiwa" vya metali kwenye uso wa nyenzo ambazo pia zinaonyesha mali ya paramagnetic na ferromagnetic.. "Maeneo haya ya disulfidi ya metali ya tungsten ni ya sumaku na yanaingiliana, kuunda mali ya kuvutia ya sumaku,»Radhakrishnan alisema.

Zaidi, kwa sababu atomi za florini ni hasi ya umeme, pia wanashukiwa kubadilisha msongamano wa elektroni wa atomi za jirani. Hiyo inabadilisha mali ya macho ya nyenzo, kuifanya kuwa mgombea wa kuhisi na kuchochewa maombi. Radhakrishnan alipendekeza nyenzo hizo pia zinaweza kuwa muhimu katika awamu yao ya metali kama elektroni za supercapacitors na matumizi mengine ya kuhifadhi nishati..

Radhakrishnan alisema viwango tofauti vya florini hubadilisha uwiano wa mabadiliko hadi awamu ya metali, lakini mabadiliko yalibaki kuwa thabiti katika viwango vyote vitatu vilivyosomwa na maabara.

"Mabadiliko ya awamu, mabadiliko ya mali na utendakazi kwa florini na mabadiliko yake ya sumaku na tribolojia yanasisimua sana,Ajayan alisema. "Hii inaweza kupanuliwa kwa nyenzo zingine za 2D na nina uhakika itafungua programu zingine za kuvutia."

Waandishi wenza wa karatasi hiyo ni Deya Das na Abhishek Singh wa Taasisi ya Sayansi ya India; Liangzi Deng na Paul Chu, profesa wa fizikia katika Chuo Kikuu cha Houston; Kijazaji, Parambath Sudeep na William Colas; Sadegh Yazdi wa Chuo Kikuu cha Colorado, Boulder; Mhitimu wa zamani wa Mchele Chandra Sekhar Tiwary wa Taasisi ya India ya Teknolojia Kharagpur; na mwanafunzi aliyehitimu Carlos de los Reyes na Angel Martí, profesa msaidizi wa kemia, bioengineering na sayansi ya vifaa na nanoengineering, ya Mchele.

Chanzo: habari.rice.edu, na Mike Williams