Dans une publication plus tôt cette année, l'équipe a rapporté les premières mesures de conductivité thermique dans des monocouches de molybdène - pas seulement avec des échantillons supportés sur des substrats tels que le saphir, ou interagissant avec des isolants électriques tels que l'oxyde d'hafnium, mais sur des échantillons isolés de molybdène suspendus dans l'espace sur des zones ouvertes d'environ 1,2 micromètre de large et donc non affectés par les propriétés thermiques des matériaux en contact.

"Ce qui rend ce travail particulièrement important, " déclare Hight Walker du groupe Nanoelectronics, "est que nous sommes maintenant capables de vraiment sonder les propriétés physiques intrinsèques du matériau. Scientifiquement, c'est très excitant."

L'équipe a utilisé une technique appelée spectroscopie Raman, qui consiste à projeter une lumière laser monochromatique sur l'échantillon de molybdène atomiquement mince et à détecter la lumière diffusée. La fréquence de la lumière diffusée dépend de la façon dont le matériau s'étire et vibre, et pendant l'imagerie, la température affecte ces vibrations.

Le groupe étudie l'effet de la température de deux manières :une en chauffant l'environnement de l'échantillon, et une en augmentant la puissance du laser sur l'échantillon. Les chercheurs ont pu déterminer que le molybdène est environ 100 fois moins efficace pour conduire la chaleur que le graphène, mais que sa réponse thermique peut être assez bien modélisée.

Les nouvelles mesures fournissent le premier aperçu complet de la façon dont le molybdène est affecté par l'élévation de température causée par le courant électrique, léger, ou d'autres sources. Les résultats peuvent accélérer l'utilisation du molybdène - seul ou en combinaison avec d'autres matériaux 2D - dans de nouveaux appareils électroniques, ou d'autres utilisations prévues telles que la séparation de l'eau pour la production d'hydrogène et des électrodes améliorées pour les batteries lithium-ion. "En comprenant quelles sont ses propriétés, nous pouvons l'associer à des applications pour tirer parti de l'émerveillement du matériau, " dit Hight Walker.

Une large gamme d'applications est envisagée. "Bien que les dichalcogénures de métaux de transition (TMD) bidimensionnels (2D) soient étudiés depuis des décennies, les progrès récents dans la caractérisation des matériaux à l'échelle nanométrique et la fabrication de dispositifs ont attiré une attention considérable dans l'industrie des semi-conducteurs en raison de nouvelles opportunités pour les dispositifs électroniques et optoélectroniques 2D, " dit Gennadi Bersuker, Chercheur à SEMATECH.

"Avec la gamme de propriétés attrayantes telles que la présence d'une bande interdite et une stabilité thermique et mécanique élevée, Les matériaux TMD ont ouvert de nouvelles opportunités pour une grande variété d'applications, y compris l'électronique numérique et flexible à faible consommation, capteurs, photovoltaïque, et la spintronique."

Les collaborateurs du projet comprenaient des scientifiques de l'Université Notre Dame et de Towson ainsi que de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne en Suisse, qui a fourni les échantillons MoS2 de très haute qualité. Les travaux ont été menés dans les laboratoires PML à Gaithersburg, MARYLAND, qui ont l'équipement et l'instrumentation sophistiqués requis pour effectuer les mesures de précision.