Os Pesquisadores do MIT Produzem Componentes Eletrônicos Graphene-Como do Bissulfeto de Molibdênio

Published on August 23, 2012 at 12:16 PM

A descoberta do graphene, um material uma força excepcional grossa e possuindo de apenas um átomo e outras propriedades novas, começou uma avalancha de pesquisa em torno de seu uso para tudo da eletrônica ao sistema ótico aos materiais estruturais. Mas a pesquisa nova sugere que era apenas o começo: Uma família inteira de materiais bidimensionais pode abrir mesmo umas possibilidades mais largas para as aplicações que poderiam mudar muitos aspectos da vida moderna.

O material “novo” o mais atrasado, bissulfeto de molibdênio (MOS2) - que foi usado realmente por décadas, mas não em seu 2-D formulário - foi descrito primeiramente apenas um ano há por pesquisadores em Suíça. Mas nesse ano, os pesquisadores no MIT - quem se esforçou por diversos anos para construir circuitos eletrônicos fora do graphene com resultados muito limitados (à exceção das aplicações da radiofrequência) - têm sucedido já em fazer uma variedade de componentes eletrônicos do MOS2. Dizem que o material poderia ajudar o arrumador em produtos radical novos, das paredes inteiras que incandescem à roupa com eletrônica encaixada aos vidros com as telas de indicador incorporados.

O Diagrama mostra a estrutura da liso-folha do material usado pela equipe do MIT, bissulfeto de molibdênio. Os átomos do Molibdênio são mostrados na cerceta, e nos átomos do enxofre no amarelo. Cortesia de Imagem de Wang e outros.

Um relatório na produção de circuitos eletrônicos complexos do material novo foi publicado em linha este mês nas Letras Nano do jornal; o papel é sido o autor por Han Wang e por Lili Yu, alunos diplomados no Departamento da Engenharia Elétrica e da Informática (EECS); Tomás Palacios, Professor Adjunto de Emmanuel E. Landsman de EECS; e outro no MIT e em outra parte.

Palacios diz pensa que o graphene e o MOS2 são apenas o começo de um reino novo da pesquisa sobre materiais bidimensionais. “É o momento o mais emocionante para a eletrônica nos últimos 20 ou 30 anos,” diz. “Está abrindo a porta a um domínio completamente novo de materiais e de dispositivos eletrônicos.”

Como o graphene, próprio um 2-D formulário da grafite, bissulfeto de molibdênio foi usado por muitos anos como um lubrificante industrial. Mas tinha-se visto nunca como uma 2-D plataforma para dispositivos electrónicos até o ano passado, quando os cientistas na universidade Suíça EPFL produziram um transistor no material.

Os pesquisadores do MIT balançaram rapidamente na acção: O Lee de Yi-Hsien, um postdoc no grupo de Jing Kong do professor adjunto em EECS, encontrou uma boa maneira de fazer grandes folhas do material usando um processo do depósito de vapor químico. O Lee veio acima com este método ao trabalhar com o Li Encontrado-Jong em Academia Sinica em Taiwan e melhorado lhe após a vinda ao MIT. Palacios, Wang e Yu ajustaram-se então a produzir blocos de apartamentos de circuitos eletrônicos nas folhas feitas pelo Lee, assim como em MoS2 os flocos produziram por um método mecânico, que foram usados para o trabalho descrito no papel novo.

Wang tem-se esforçado para construir circuitos no graphene para sua pesquisa da tese doutoral, mas encontrado lhe muito mais fácil fazer com o material novo. Havia “um gargalo robusto” a fazer o progresso com graphene, explica, porque esse material falta um bandgap - a propriedade chave que torna possível criar transistor, o componente básico da lógica e circuitos de memória. Quando o graphene precisar de ser alterado em maneiras exigentes a fim criar um bandgap, MoS2 apenas vem naturalmente com um.

A falta de um bandgap, Wang explica, significa que com um interruptor feito do graphene, “você pode o girar sobre, mas você não pode o desligar. Isso significa que você não pode fazer a lógica digital.” Assim os povos têm pelos anos que procuraram por um material que compartilhe de algumas das propriedades extraordinárias dos graphene, mas igualmente têm esta qualidade faltante - como o bissulfeto de molibdênio faz.

Porque é produzido já extensamente como um lubrificante, e agradecimentos a trabalho em curso no MIT e nos outros laboratórios no fazer em grandes folhas, escalar acima da produção do material para usos práticos deve ser muito mais fácil do que com outros materiais novos, Wang e Palacios dizem.

Wang e Palacios podiam fabricar uma variedade de dispositivos electrónicos básicos no material: um inversor, que comute uma tensão de entrada a seu oposto; uma porta de NAND, um elemento de lógica básica que possa ser combinado para realizar quase qualquer tipo da operação de lógica; um dispositivo de memória, um dos componentes-chave de todos os dispositivos computacionais; e um circuito mais complexo chamado um oscilador do anel, compo de 12 transistor interconectados, que podem produzir uma saída precisamente ajustada da onda.

Palacios diz que uma aplicação potencial do material novo é indicadores da grande-tela tais como aparelhos de televisão e monitores do computador, onde um transistor separado controla cada pixel do indicador. Porque o material é apenas uma molécula densamente - ao contrário do silicone altamente refinado que é usado para transistor convencionais e deve ser milhões de átomos densamente - mesmo um indicador muito grande usaria somente uma quantidade infinitesimal das matérias primas. Isto podia potencial reduzir o custo e o peso e melhorar o uso eficaz da energia.

No futuro, poderia igualmente permitir tipos inteiramente novos dos dispositivos. O material podia ser usado, em combinação com outros 2-D materiais, para fazer dispositivos luminescentes. Em vez de produzir uma fonte de ponto de luz de um bulbo, uma parede inteira podia ser feita para incandescer, produzir mais macia, luz menos glaring. Similarmente, a antena e outros circuitos de um telemóvel puderam ser tecidos na tela, fornecendo uma antena muito mais sensível que precisasse menos potência e poderia ser incorporada na roupa, Palacios diz.

O material é tão finamente que é completamente transparente, e pode ser depositado em virtualmente todo o outro material. Por exemplo, o MOS2 podia ser aplicado ao vidro, produzindo os indicadores construídos em um par de monóculos ou do indicador de uma casa ou de um escritório.

Além do que Palacios, Kong, Wang, Yu e Lee, o trabalho foi realizado pelo aluno diplomado Allen Hsu e pela filial Yumeng Shi do MIT, com os pesquisadores Matthew Chin e Madan Dubey do Laboratório de Investigação do Exército de E.U., e Li Encontrado-Jong de Academia Sinica em Taiwan. O trabalho foi financiado pelo Escritório dos E.U. da Pesquisa Naval, pelo Centro do Foco de Microeletrônica Advanced Pesquisa Corporaçõ para Materiais, pelo National Science Foundation e pelo Laboratório de Investigação do Exército.

Source: MIT

Last Update: 23. August 2012 13:26

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