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» » Los huecos que hay entre los materiales de grosor atómico

Referencia: EurekAlert.com .
“'Mind the gap' between atomically thin materials”
por Yu-Chuan Lin, 23 diciembre 2014

Cuando se trata de la ingeniería de estructuras atómicas de una sola capa, tener "cuidado con los huecos" podrá ayudar a los investigadores a crear materiales electrónicos artificiales de una sola capa atómica por vez, según un equipo de científicos de los materiales.

Estructura atómica del grafito. Wikipedia
El hueco es un vacío minúsculo que los investigadores del Centro de Penn State de materiales bidimensionales, creen que es una barrera de energía que mantiene a los electrones de un fácil cruce desde una capa de material hasta la siguiente.

"Todavía estamos tratando de entender cómo los electrones se mueven verticalmente a través de estos materiales en capas, y pensamos que deben tener mucha menos energía", dijo Joshua Robinson, profesor asistente de ciencias de los materiales e ingeniería y director asociado del Centro 2DLM. "Gracias a una combinación de teoría y experimento, ahora sabemos que tenemos que tener en cuenta esta diferencia cuando diseñamos nuevos materiales."

Por primera vez, los investigadores de Penn State hicieron crecer una sola capa atómica de diseleniuro tungsteno en un sustrato de tan sólo un átomo de espesor de grafeno, con interfaces vírgenes entre las dos capas.

Cuando trataron de poner un voltaje en la parte superior de la capa de diseleniuro tungsteno, debajo de la capa de grafeno, se encontraron con una sorprendente cantidad de resistencia. Alrededor de la mitad de esa resistencia era causada por el hueco, que introducía una gran barrera, alrededor de 1 voltio electrón, a los electrones que trataban de moverse entre las capas. Esta barrera de energía podría resultar útil en el diseño de dispositivos electrónicos de última generación, como los transistores con efecto de campo de tunelación vertical, dijo Robinson.

El interés por este tipo de material surgió con el descubrimiento de los métodos para hacer sola capa de grafito. Los investigadores de Penn State utilizan un método más escalable que los responsables de primeros grafenos --deposición química de vapor-- para depositar una capa única de diseleniuro tungsteno cristalino en la parte superior de un par de capas de grafeno, obtenidas de carburo de silicio.

Aunque la investigación de grafeno explotó en la última década, existen muchos sólidos similares que se pueden combinar para crear nuevos materiales, enteramente artificiales, con propiedades inimaginables.

Los investigadores descubrieron que la capa diseleniuro tungsteno crecía en las islas triangulares perfectamente alineadas, de 1 a 3 micras de tamaño, que poco a poco se unieron en un solo cristal de hasta 1 centímetro cuadrado. Según informaban de sus resultados en la revista Nano Letters.

Robinson cree que será posible cultivar estos cristales en  escalas de tamaños industrialmente útiles, aunque requerirá de un horno más grande que él que tienen actualmente en su laboratorio.

"Una de las cosas realmente interesantes acerca de este hueco", señaló Robinson, "es que nos permite cultivar capas alineadas, a pesar de que los átomos del grafeno no están alineados con los átomos del diseleniuro tungsteno. De hecho, hay una falta de coincidencia de un 23 por ciento, lo cual es enorme."


- Yu-Chuan Lin, un estudiante graduado en ciencias de materiales e ingeniería es el autor principal del artículo. Otros coautores fueron Ram Krishna Ghosh, posdoctoral en ingeniería eléctrica, Jie Li, becario posdoctoral, y Theresa S. Mayer y Suman Datta, profesores, todos en ingeniería eléctrica de la Penn State. 
- Imagen: Estructura atómica del grafito. Wikipedia
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