Urządzenie o grubości liczonej w atomach. Jak chemia umożliwiła stworzenie elektroniki?

Używając grafenu i dwusiarczku molibdenu naukowcy stworzyli tranzystor o naprawdę niewielkich rozmiarach. Takie podejście mogłoby zostać wykorzystane w wielu różnych dziedzinach.

Dokładniej rzecz biorąc, zespół badawczy odpowiedzialny za publikację dostępną na łamach Nature Chemistry połączył grafen i dwusiarczek molibdenu wykorzystując cząsteczkę, która mogła reagować z każdym z tych składników. Skład chemiczny owej cząsteczki wpłynął również na zachowanie urządzenia wykonanego tą metodą.

Czytaj też: Arkusze grafen-hBN zrewolucjonizują elektronikę? Są pierwsze postępy

Zarówno grafen jak i dwusiarczek molibdenu tworzą arkusze o grubości zaledwie jednego atomu. Jeden i drugi mają różne właściwości, ponieważ dwusiarczek molibdenu jest półprzewodnikiem, natomiast grafen zazwyczaj dobrze przewodzi prąd. Naukowcy z Hiszpanii postanowili zidentyfikować związki chemiczne, które mogą rozerwać wiązania wewnątrzpłaszczyznowe jednego lub drugiego z wymienionych materiałów i chemicznie przyłączyć się do powierzchni arkusza.

Najczęściej stosowaną do tej pory metodą było układanie jednej warstwy na drugiej. Ich wzajemne oddziaływania występowały wtedy dzięki tzw. siłom Van der Waalsa. Za sprawą dokonań autorów nowych badań udało się utrzymać reakcje chemiczne na na tyle niskim poziomie, by arkusz pozostał nienaruszony i pokryty rzadką warstwą reaktywnej substancji chemicznej. Cały proces rozpoczął się od dwusiarczku molibdenu, który został poddany reakcji chemicznej łączącej mostki z płatkami. Te ostatnie zostały następnie umieszczone na arkuszach grafenu, gdzie dochodziło do reakcji między mostkiem a grafenem. Ostatecznie powstał arkusz grafenu zawierający płatki dwusiarczku molibdenu połączone cząsteczką mostka.

Arkusz grafenu umieszczono później na podłożu krzemowym i otoczono elektrodami. Używając krzemu naukowcy mogli sterować przepływem prądu przez grafen z jednej elektrody do drugiej. W efekcie możliwe było sprawdzenie zachowania tego materiału w różnych konfiguracjach. Połączenie grafenu, mostka i dwusiarczku molibdenu spowodowało, iż oba związki chemiczne połączone z grafenem po części wzajemnie się kompensowały. Cząsteczka mostka przekształcała grafen w półprzewodnik typu p.

Czytaj też: Grafen jeszcze lepszy? Naukowcy opracowali nowe metody tworzenia domieszek

Pokazuje to, że można w stosunkowo prosty sposób manipulować przewodnictwem grafenu. Poza tym w przyszłości być może uda się tworzyć funkcjonalne struktury obejmujące więcej niż jeden materiał, którego grubość jest liczona w atomach. Najpierw konieczne wydaje się jednak poprawienie dotychczasowych usterek, zwiększenie wydajności całego procesu oraz dostosowanie go do produkcji na masową skalę.