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I Ricercatori del MIT Producono i Componenti Elettronici dal Bisolfuro di Molibdeno Del tipo di Graphene

Published on August 23, 2012 at 12:16 PM

La scoperta di graphene, un materiale una concentrazione eccezionale spessa e di possesso di appena un atomo ed altri beni novelli, ha iniziato una valanga di ricerca intorno al suo uso per tutto da elettronica all'ottica ai materiali strutturali. Ma la nuova ricerca suggerisce che era appena l'inizio: Un'intera famiglia dei materiali bidimensionali può aprire ancora le più vaste possibilità per le applicazioni che potrebbero cambiare molti aspetti di vita moderna.

L'ultimo “nuovo„ materiale, il bisolfuro di molibdeno (MOS2) - che realmente è stato usato per le decadi, ma non nel suo 2-D modulo - in primo luogo è stato descritto appena un anno fa dai ricercatori in Svizzera. Ma durante quell'anno, i ricercatori al MIT - chi ha lottato affinchè parecchi anni sviluppasse i circuiti elettronici da graphene con i risultati molto limitati (eccezione fatta per le applicazioni di radiofrequenza) - già sono riuscito a fare vari componenti elettronici dal MOS2. Dicono che il materiale potrebbe contribuire ad introdurre radicalmente i nuovi prodotti, dalle intere pareti che emettono luce ad abbigliamento con elettronica inclusa ai vetri con gli schermi di visualizzazione incorporati.

Il Diagramma mostra la struttura della piano-lamiera sottile del materiale utilizzato dal gruppo del MIT, bisolfuro di molibdeno. Gli atomi del Molibdeno sono indicati in alzavola ed atomi dello zolfo nel giallo. Cortesia di Immagine di Wang et al.

Un rapporto sulla produzione dei circuiti elettronici complessi dal nuovo materiale è stato pubblicato online questo mese nelle Lettere Nane del giornale; il documento è creato da Han Wang e da Lili Yu, dottorandi nel Dipartimento di Ingegneria Elettrica E dell'Informatica (EECS); Tomás Palacios, il Professore Associato di Emmanuel E. Landsman di EECS; ed altri al MIT ed altrove.

Palacios dice pensa che il graphene ed il MOS2 siano appena l'inizio di nuovo regno della ricerca sui materiali bidimensionali. “È il momento più emozionante per elettronica negli ultimi 20 o 30 anni,„ dice. “Sta aprendo la porta ad un dominio completamente nuovo dei materiali e delle unità elettronici.„

Come graphene, stesso un 2-D modulo della grafite, bisolfuro di molibdeno è stato usato per molti anni come lubrificante industriale. Ma non era stato veduto mai come 2-D piattaforma per gli apparecchi elettronici fino all'anno scorso, quando gli scienziati all'università Svizzera EPFL hanno prodotto un transistor sul materiale.

I ricercatori del MIT hanno oscillato rapidamente in atto: Yi-Hsien Lee, un postdoc nel gruppo di Jing Kong di professore associato in EECS, ha trovato un buon modo fare le grandi lamiere sottili del materiale facendo uso di un trattamento chimico di applicazione a spruzzo. Lee ha fornito questo metodo mentre lavorava con Li Trovato-Jong a Academia Sinica in Taiwan e migliore dopo la venuta al MIT. Palacios, Wang e Yu poi hanno impostato a produrre le particelle elementari dei circuiti elettronici sulle lamiere sottili fatte da Lee come pure su MoS2 i fiocchi hanno prodotto con un metodo meccanico, che sono stati usati per il lavoro descritto nel nuovo documento.

Wang stava lottando per sviluppare i circuiti su graphene per la sua ricerca di tesi di dottorato, ma trovato molto più facile fare con il nuovo materiale. C'era “un grave ostacolo vigoroso„ a realizzare i progressi con graphene, spiega, perché quel materiale manca di un bandgap - i beni chiave che permettono di creare i transistor, la componente di base di logica ed i circuiti di memoria. Mentre il graphene deve essere modificato nei modi impegnativi per creare un bandgap, MoS2 viene appena naturalmente con uno.

La mancanza di bandgap, Wang spiega, significa quella con un'opzione fatta di graphene, “potete accenderlo, ma non potete spegnerlo. Quello significa che non potete fare la logica digitale.„ Così la gente per anni sta cercando un materiale che divide alcuni dei beni straordinari dei graphene, ma egualmente ha questa qualità mancante - come il bisolfuro di molibdeno fa.

Poiché già ampiamente è prodotto come un lubrificante e grazie a lavoro in corso al MIT e ad altri laboratori sul trasformarlo le grandi lamiere sottili, riportare in scala sulla produzione del materiale per gli usi pratici dovrebbe essere molto più facile di con altri nuovi materiali, Wang e Palacios dicono.

Wang e Palacios potevano da costruzione vari apparecchi elettronici di base sul materiale: un invertitore, che passa una tensione in ingresso al suo opposto; un portone di NAND, un elemento di logica di base che può combinarsi per effettuare quasi qualunque genere di operazione di logica; un'unità di memoria, una delle componenti chiavi di tutte le unità di calcolo; e un circuito più complesso chiamato un oscillatore dell'anello, composto di 12 transistor collegati, che possono produrre un output precisamente sintonizzato dell'onda.

Palacios dice che l'un'applicazione potenziale di nuovo materiale è visualizzazioni dello gran-schermo quali i televisori ed i videi del computer, in cui un transistor separato gestisce ogni pixel della visualizzazione. Poiché il materiale è densamente appena una molecola - a differenza del silicio altamente depurativo che è usato per i transistor convenzionali e deve essere milioni di atomi densamente - anche una visualizzazione molto grande userebbe soltanto una quantità infinitesimale delle materie prime. Ciò ha potuto potenzialmente diminuire il costo ed il peso e migliorare il rendimento energetico.

In futuro, potrebbe anche permettere agli assolutamente nuovi generi di unità. Il materiale ha potuto essere usato, congiuntamente ad altri 2-D materiali, per fare le unità luminescenti. Invece di produzione della sorgente puntiforme di indicatore luminoso da una lampadina, un'intera parete ha potuto essere fatta per emettere luce, produrre più morbida, indicatore luminoso meno clamorosa. Similmente, l'antenna ed altri circuiti di un cellulare potrebbero essere tessuti in fabbricato, fornente un'antenna molto più sensibile che ha bisogno di meno potenza e potrebbe essere incorporata in abbigliamento, Palacios dice.

Il materiale è così leggermente che è completamente trasparente e può essere depositato su virtualmente qualunque altro materiale. Per esempio, il MOS2 ha potuto applicarsi a vetro, producendo le visualizzazioni sviluppate in un paio degli occhiali o della finestra di una casa o di un ufficio.

Oltre a Palacios, a Kong, a Wang, a Yu ed a Lee, il lavoro è stato effettuato dal dottorando Allen Hsu e dalla filiale Yumeng Shi del MIT, con i ricercatori Matthew Chin e Madan Dubey del Laboratorio di Ricerca Militare degli Stati Uniti e Li Trovato-Jong di Academia Sinica in Taiwan. Il lavoro è stato costituito un fondo per dall'Ufficio degli Stati Uniti della Ricerca Navale, dal Centro del Fuoco della Microelectronics Advanced la Research Corporation per i Materiali, dal National Science Foundation e dal Laboratorio di Ricerca Militare.

Sorgente: MIT

Last Update: 23. August 2012 13:26

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