Feuilles bidimensionnelles de matériaux électroniques, comme le graphène, sont prometteurs pour les applications pratiques de la nanoélectronique, y compris les circuits électroniques transparents utilisés dans les affichages électroniques. Le bisulfure de molybdène (MoS2) est particulièrement intéressant car, contrairement au graphène métallique, il est semi-conducteur, comme le silicium, le semi-conducteur qui sous-tend la technologie informatique d'aujourd'hui.

Maintenant, Yongqing Cai du A*STAR Institute of High Performance Computing à Singapour, avec des collègues de Chine et des États-Unis, a calculé que, en ajoutant de l'hydrogène à une surface de MoS2, des régions de la surface peuvent être converties en « routes » métalliques. Ces routes peuvent transporter des charges électriques entre différentes zones d'une nanofeuille de MoS2, permettant la fabrication de circuits électroniques intégrés.

Les puces informatiques nécessitent à la fois des semi-conducteurs et des métaux. Les semi-conducteurs (typiquement le silicium) sont à la base des composants électroniques tels que les transistors, tandis que les métaux (généralement du cuivre ou de l'or) sont utilisés pour les fils qui transportent des charges électriques autour d'une puce. Un avantage de l'utilisation de feuilles bidimensionnelles telles que le MoS2 est que les semi-conducteurs et les métaux peuvent être intégrés sur la même feuille, facilitant le développement de puces informatiques à l'échelle nanométrique.

Pour que cela devienne une réalité, les propriétés semi-conductrices d'une feuille de MoS2 doivent être modifiées pour permettre à certaines zones de la feuille de devenir métalliques et donc électriquement conductrices. Cai qualifie ces régions de « nanoroutes ». « La conception de nanoroutes conductrices sur des nanofeuilles bidimensionnelles, d'une manière qui ne compromet pas leur intégrité structurelle, est essentielle pour le transport des charges électriques et pour créer des canaux hautement conducteurs pour les applications nanoélectroniques, " explique Caï.

Le MoS2 doit être modifié avant de pouvoir conduire l'électricité, car il nécessite des atomes supplémentaires pour pouvoir transporter des charges électriques. Les chercheurs ont simulé les effets de l'ajout d'atomes d'hydrogène à la surface d'une feuille de MoS2 et ont découvert que le MoS2 deviendrait métallique dans les zones où les atomes d'hydrogène se lient à sa surface. Ils ont montré que l'ajout de lignes ou de chaînes d'atomes d'hydrogène à la surface créait des bandes métalliques. Les calculs des chercheurs révèlent que ces bandes, ou nanoroutes, sont des conducteurs électriques fiables, et, surtout, ils n'endommagent pas la structure des feuilles sous-jacentes.

En termes de mise en œuvre pratique, la technologie existe déjà pour déposer de l'hydrogène sur des nanofeuillets semi-conducteurs :de l'hydrogène a été déposé sur d'autres feuilles bidimensionnelles, dont le graphène. Avant que les feuilles de MoS2 puissent être utilisées pour produire des composants tels que des transistors, une méthode de production de régions déficientes en électrons doit être développée. Une fois ce défi pratique relevé, la voie sera ouverte pour utiliser avec succès MoS2 dans des applications électroniques intégrées.