Dwusiarczek molibdenu składa się z dwóch atomów siarki (żółtego i zielonego) na każdy molibden (fioletowy i niebieski). Przesunięcie w górę zielonych atomów siarki przyczynia się do pojawienia się ferroelektryczności

Dwusiarczek molibdenu – wyjątkowy materiał, który może zrewolucjonizować elektronikę

Naukowcy zademonstrowali rzadką formę elektryczności w ultracienkim materiale. Dwusiarczek molibdenu może zrewolucjonizować całą współczesną elektronikę.

Zespół naukowców z Uniwersytetu Nebraski w Lincoln pod kierownictwem prof. Alexeia Gruvermana wykazał, że dwusiarczek molibdenu (MoS2) dysponuje od dawna przewidywaną właściwość, która może pomóc komputerom, telefonom i innym gadżetom elektronicznym zachować zarówno energię, jak i ich dokładne stany elektryczne, nawet po wyłączeniu.

Czytaj też: Kevlar to cudowny materiał. Nawet natura by takiego nie wymyśliła

Jest to możliwe dzięki zjawisku ferroelektryczności. Pionowa separacja oraz rozmieszczenie ładunków ujemnych i dodatnich w materiałach ferroelektrycznych może zostać natychmiast odwrócona po przyłożeniu pewnego napięcia. Te przeciwnie ustawione lub spolaryzowane stany mogą być odczytywane lub przechowywane jako zera i jedynki, przy czym stany zostają zachowane nawet po odcięciu źródła zasilania. To potwierdza, że materiały ferroelektryczne mogą stać się podstawą elektroniki przyszłości.

Wyjątkowy materiał

Poprzez pobudzanie płatków dwusiarczku molibdenu nanoskopową igłą, która jednocześnie wzbudzała materiał polem elektrycznym, naukowcy potwierdzili, że MoS2 jest faktycznie ferroelektrykiem. Stany spolaryzowane materiału utrzymywały się nawet przez kilka tygodni i były obserwowane, gdy płatki MoS2 znajdowały się na jednym z kilku innych materiałów.

Ferroelektryczność w materiałach dwuwymiarowych jest generalnie nowym zjawiskiem. Odkryto go dość niedawno, a przykłady układów dwuwymiarowych, które wykazują polaryzację ferroelektryczną, są nadal bardzo ograniczone.

Alex Sinitskii z Uniwersytetu Nebraski w Lincoln

Dwusiarczek molibdenu ma też inne właściwości, które przemawiają do inżynierów. Jest stosunkowo łatwy w wytwarzanie, wytrzymuje działanie powietrza i dobrze współpracuje z bogatymi w tlen materiałami, które można znaleźć w wielu elementach elektronicznych. Poza tym jest to materiał półprzewodnikowy w stylu krzemu, co oznacza, że ​​przepływ prądu elektrycznego można uruchomić i zatrzymać przy minimalnym wysiłku energetycznym.

Zawsze było to dążenie do połączenia właściwości półprzewodnikowych i ferroelektrycznych w jednym materiale, ponieważ czyniłoby go to bardzo potężnym materiałem – świętym Graalem, jeśli wolisz – dla przemysłu półprzewodników. Struktura, którą zaobserwowaliśmy, była wyraźnie bezprecedensowa.

prof. Alexei Gruverman

Dwusiarczek molibdenu, który składa się z jednego atomu molibdenu na każde dwie siarki, w swoim najbardziej stabilnym stanie (znanym jako 2H), działa jak półprzewodnik. Naukowcy odkryli, że pobudzenie MoS2 nanoskopową igłą przesunęło niektóre atomy siarki w górę, zmieniając odległości między nimi a molibdenem. To z kolei zmieniło rozkład chmur elektronowych atomów, ostatecznie przekształcając półprzewodnikowy 2H w bardziej przewodzącą, ferroelektryczną fazę znaną jako 1T.