(Phys.org) —Un ingénieur chimiste de l'Université d'État du Kansas a découvert qu'un nouveau membre de la famille des matériaux ultrafins a un grand potentiel pour améliorer les appareils électroniques et thermiques.

Vikas Berry, William H. Honstead professeur de génie chimique, et son équipe de recherche ont étudié un nouveau matériau de trois atomes d'épaisseur, le bisulfure de molybdène, et ont découvert que sa manipulation avec des atomes d'or améliore ses caractéristiques électriques. Leurs recherches sont publiées dans un récent numéro de Lettres nano .

La recherche peut faire avancer les transistors, photodétecteurs, capteurs et revêtements thermoconducteurs, dit Berry. Il pourrait également produire ultrarapide, dispositifs ultrafins logiques et plasmoniques.

Le laboratoire de Berry a mené des études sur la synthèse et les propriétés de plusieurs nanomatériaux atomiquement épais de nouvelle génération, telles que les couches de graphène et de nitrure de bore, qui ont été appliqués pour la détection sensible, électronique à haute rectification, composites mécaniquement résistants et nouvelles applications bionanotechnologiques.

"Futuristiquement, ces structures atomiquement épaisses ont le potentiel de révolutionner l'électronique en évoluant vers des appareils qui n'auront que quelques atomes d'épaisseur, " dit Berry.

Pour les dernières recherches, Berry et son équipe se sont concentrés sur les transistors à base de bisulfure de molybdène, ou MoS 2 , qui a été isolé il y a seulement deux ans. Le matériau est composé de feuilles de trois atomes d'épaisseur et s'est récemment révélé avoir une rectification par transistor meilleure que le graphène, qui est une feuille d'atomes de carbone d'une épaisseur d'un seul atome.

Lorsque l'équipe de Berry a étudié la structure du bisulfure de molybdène, ils ont réalisé que le groupe soufre à sa surface avait une forte chimie avec les métaux nobles, y compris l'or. En établissant une liaison entre le bisulfure de molybdène et les nanostructures d'or, ils ont découvert que la liaison agissait comme un condensateur de grille hautement couplé.

L'équipe de Berry a amélioré plusieurs caractéristiques de transistor du bisulfure de molybdène en le manipulant avec des nanomatériaux d'or.

"Le spontané, hautement capacitif, l'interfaçage en treillis et thermiquement contrôlé de métaux nobles sur des couches de métal-dichalcogénure peut être utilisé pour réguler leur concentration en porteurs, pseudo-mobilité, barrières de transport et transport de phonons pour les futurs appareils, " dit Berry.

Le travail peut grandement améliorer l'électronique future, qui sera ultrafin, dit Berry. Les chercheurs ont mis au point un moyen de réduire la puissance nécessaire au fonctionnement de ces appareils ultrafins.

"La recherche ouvrira la voie à la fusion atomique des hétérostructures en couches pour tirer parti de leurs interactions capacitives pour l'électronique et la photonique de nouvelle génération, " dit Berry. " Par exemple, les nanoparticules d'or peuvent aider à lancer des plasmons 2D sur des matériaux ultrafins, permettant leur interférence pour les dispositifs à logique plasmonique."

La recherche soutient également les travaux en cours sur les transistors à effet tunnel d'électrons à base de bisulfure de molybdène et de graphène en fournissant une voie pour la fixation directe d'électrodes sur une grille à effet tunnel en bisulfure de molybdène.

« L'intime, l'interaction hautement capacitive de l'or sur le bisulfure de molybdène peut induire une pseudo-mobilité améliorée et servir d'électrodes pour les dispositifs à hétérostructure, " a déclaré T.S. Sreeprasad, chercheur postdoctoral dans le groupe Berry.

Les chercheurs prévoient de créer d'autres architectures nanométriques complexes sur le bisulfure de molybdène pour construire des dispositifs logiques et des capteurs.

"L'incorporation d'or dans le bisulfure de molybdène fournit une avenue pour les transistors, capteurs biochimiques, dispositifs plasmoniques et substrat catalytique, " dit Phong Nguyen, un doctorant en génie chimique, Wichita, Kan., qui fait partie de l'équipe de recherche de Berry.

Namhoon Kim, étudiante en master science et industrie céréalière, Corée, a travaillé sur la recherche en tant qu'étudiant de premier cycle en génie chimique.