Los Investigadores del MIT Producen Componentes Electrónicos Graphene-Como del Disulfuro de Molibdeno

Published on August 23, 2012 at 12:16 PM

El descubrimiento del graphene, un material fuerza excepcional gruesa y que poseía de apenas un átomo y otras propiedades nuevas, comenzó un alud de la investigación alrededor de su uso para todo de electrónica a la óptica a los materiales estructurales. Pero la nueva investigación sugiere que era apenas el principio: Una familia entera de materiales bidimensionales puede abrir incluso posibilidades más amplias de las aplicaciones que podrían cambiar muchos aspectos de la vida moderna.

El último “nuevo” material, disulfuro de molibdeno (MOS2) - que se ha utilizado real por décadas, pero no en su 2.o formulario - primero fue descrito apenas hace un año por los investigadores en Suiza. Pero en ese año, los investigadores en el MIT - quién luchó por varios años para construir los circuitos electrónicos fuera de graphene con resultados muy limitados (a excepción de aplicaciones de la radiofrecuencia) - han tenido éxito ya en la fabricación de una variedad de componentes electrónicos del MOS2. Dicen que el material podría ayudar a llevar en productos radicalmente nuevos, de las paredes enteras que brillan intensamente a la ropa con electrónica embutida a los cristales con las pantallas de visualización incorporadas.

El Diagrama muestra la estructura de la plano-hoja del material usado por las personas del MIT, disulfuro de molibdeno. Los átomos del Molibdeno se muestran en trullo, y átomos del azufre en amarillo. Cortesía de Imagen de Wang y otros.

Un parte sobre la producción de circuitos electrónicos complejos del nuevo material fue publicado en línea este mes en las Cartas Nanas del gorrón; el papel es sido autor por Han Wang y Lili Yu, estudiantes de tercer ciclo en el Departamento de la Ingeniería Eléctrica y De informática (EECS); Tomás Palacios, el Profesor Adjunto de Manuel E. Landsman de EECS; y otros en el MIT y a otra parte.

Palacios dice él piensa que el graphene y el MOS2 son apenas el principio de un nuevo reino de la investigación sobre los materiales bidimensionales. “Es la época más emocionante para la electrónica en los 20 pasados o 30 años,” él dice. “Está abriendo la puerta totalmente a un nuevo dominio de materiales y de dispositivos electrónicos.”

Como el graphene, sí mismo un 2.o formulario del grafito, disulfuro de molibdeno se ha utilizado durante muchos años como lubricante industrial. Pero nunca había sido visto como 2.a plataforma para los dispositivos electrónicos hasta año pasado, cuando los científicos en la universidad Suiza EPFL produjeron un transistor en el material.

Los investigadores del MIT hicieron pivotar rápidamente en la acción: Yi-Hsien Lee, un postdoc en el grupo de Jing Kong del profesor adjunto en EECS, encontró una buena manera de hacer las hojas grandes del material usando un proceso de la deposición de vapor químico. Lee subió con este método mientras que trabajaba con Li Mentido-Jong en Academia Sinica en Taiwán y mejorado le después de venir al MIT. Palacios, Wang y Yu entonces fijaron a producir los bloques huecos de circuitos electrónicos en las hojas hechas por Lee, así como en MoS2 los copos produjeron por un método mecánico, que fueron utilizados para el trabajo descrito en el nuevo papel.

Wang había estado luchando para construir los circuitos en el graphene para su investigación de la tesis doctoral, pero encontrado le mucho más fácil hacer con el nuevo material. Había un “atascamiento fuerte” a hacer progreso con el graphene, él explica, porque ese material falta un bandgap - la propiedad dominante que permite crear los transistores, el componente básico de la lógica y los circuitos de memoria. Mientras Que el graphene necesita ser modificado de maneras exigentes para crear un bandgap, MoS2 apenas viene naturalmente con uno.

La falta de un bandgap, Wang explica, significa que con un interruptor hecho de graphene, “usted puede girarlo, pero usted no puede apagarlo. Eso significa que usted no puede hacer lógica digital.” La gente tiene Tan por los años que exploran para un material que comparta algunas de las propiedades extraordinarias de los graphene, pero también tiene esta calidad faltante - como lo hace el disulfuro de molibdeno.

Porque se produce ya extensamente como un lubricante, y gracias al trabajo en curso en el MIT y otros laboratorios en la fabricación de él en las hojas grandes, el escalamiento encima de la producción del material para las aplicaciones prácticas debe ser mucho más fácil que con otros nuevos materiales, Wang y Palacios dicen.

Wang y Palacios podían fabricar una variedad de dispositivos electrónicos básicos en el material: un inversor, que cambia un voltaje de entrada de información a su contrario; una entrada de NAND, un elemento de lógica básica que se puede combinar para realizar casi cualquier clase de operación de lógica; un dispositivo de memoria, uno de los componentes claves de todos los dispositivos de cómputo; y un circuito más complejo llamado un oscilador del anillo, compuesto de 12 transistores interconectados, que pueden producir un rendimiento exacto sintonizado de la onda.

Palacios dice que una aplicación potencial del nuevo material es visualizaciones en pantalla grande tales como televisiones y monitores de computadora, donde un transistor separado controla cada pixel de la visualización. Porque el material es apenas una molécula densamente - a diferencia del silicio altamente purificado que se utiliza para los transistores convencionales y debe ser millones de átomos densamente - incluso una visualización muy grande utilizaría solamente una cantidad infinitesimal de las materias primas. Esto podía potencialmente reducir costo y el peso y mejorar rendimiento energético.

En el futuro, podría también activar totalmente nuevas clases de dispositivos. El material se podía utilizar, conjuntamente con otros 2.os materiales, para hacer los dispositivos luminescentes. En vez de producir una fuente de punta de la luz a partir de un bulbo, una pared entera se podía hacer para brillar intensamente, el producir más suave, luz menos glaring. Semejantemente, la antena y el otro conjunto de circuitos de un teléfono móvil se pudieron tejer en el tejido, proporcionando a una antena mucho más sensible que necesita menos potencia y se podría incorporar en la ropa, Palacios dice.

El material es tan ligeramente que es totalmente transparente, y puede ser depositado en virtualmente cualquier otro material. Por ejemplo, el MOS2 se podía aplicar al cristal, produciendo las visualizaciones incorporadas a un par de lentes o de la ventana de una casa o de una oficina.

Además de Palacios, de Kong, de Wang, de Yu y de Lee, el trabajo fue realizado por el estudiante de tercer ciclo Allen Hsu y el afiliado Yumeng Shi del MIT, con los investigadores Matthew Chin y Madan Dubey del Laboratorio de Investigación del Ejército Americano, Y Li Mentido-Jong de Academia Sinica en Taiwán. El trabajo fue financiado por la Oficina de los E.E.U.U. de la Investigación Naval, el Centro del Enfoque de Microelectronics Advanced Research Corporation para los Materiales, el National Science Foundation y el Laboratorio de Investigación de Ejército.

Fuente: MIT

Last Update: 23. August 2012 13:27

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