Parce que MXenes, qui sont des matériaux en couches minces bidimensionnelles, sont suffisamment polyvalents pour rester hautement conducteurs lorsqu'ils sont appliqués sous diverses formes - de la peinture en aérosol, à l'argile, à l'encre - ils sont apparus comme un candidat attrayant pour l'utilisation, sous forme de film transparent, comme électrodes dans les photodétecteurs.

"L'un des plus grands défis de la fabrication de photodétecteurs est le dépôt de contacts en or. En plus du coût de l'or lui-même, le processus de fabrication doit être effectué à haute température et en chambre à vide, ce qui est aussi assez coûteux, " dit Kiana Montazeri, chercheur au doctorat et auteur principal de l'article. "Nous remplaçons l'or par MXenes, qui sont des matériaux moins coûteux, et produire les composants du photodétecteur en le déposant dans des conditions ambiantes à l'aide d'une essoreuse de table."

Ce procédé de dépôt en couche mince, fonctionne quelque chose comme placer une goutte d'encre dans une centrifugeuse, puis décoller les éclaboussures résultantes du mur. En tant que processus relativement simple qui peut être effectué dans des conditions atmosphériques normales sur un substrat à motifs, il peut facilement être mis à l'échelle pour produire en masse des photodétecteurs MXene.

La sensibilité des photodétecteurs est liée à la surface du matériau photosensible. Alors que des capteurs plus grands seraient plus souhaitables, leur taille nécessite également plus de puissance optique pour fonctionner, et ralentit la réponse. Parce qu'ils sont conducteurs, Les films MXene pourraient être utilisés dans plusieurs composants des capteurs, transformant ainsi presque toute la surface de l'appareil en une zone de détection, sans diminuer son efficacité énergétique ou ses performances.

"L'intérêt pour MXenes a explosé récemment pour un certain nombre de raisons, le principal d'entre eux est qu'ils peuvent être mélangés avec de l'eau pour faire des sprays et des encres tout en restant assez conducteurs, " dit Bahram Nabet, Doctorat., professeur au Drexel's College of Engineering et co-auteur de l'article "L'utilisation d'un film transparent MXene comme contacts dans les photodétecteurs offre un avantage évident en ce sens qu'elle atténue le compromis entre la distance de transit du transporteur et la réactivité".

Dans l'article, les chercheurs rapportent que les photodétecteurs à film MXene qu'ils ont créés fonctionnent environ quatre fois mieux - en termes de sensibilité - que les appareils actuels fabriqués avec de l'or. Cela signifie qu'ils pourraient être utilisés pour rendre les centres de données beaucoup plus économes en énergie.

"La prochaine étape de ce travail est de continuer à standardiser le processus de production et de développer des méthodes pour stabiliser les composants MXene pour une utilisation dans une variété d'environnements et de conditions, " dit Michel Barsoum, Doctorat., Professeur émérite au Collège d'ingénierie. "Nous espérons que cette découverte ouvrira la porte à l'utilisation du MXene dans une grande variété de dispositifs opto-électroniques, comme les photodiodes et les phototransistors ainsi que dans les technologies habilitantes telles que la microélectronique, circuits intégrés photoniques et photonique sur silicium."