Wspomniane materiały mają grubość wynoszącą kilka atomów, ale nie oznacza to, że są mało przydatne. Wręcz przeciwnie: w grę wchodzą możliwości takie jak transport energii z wysoką wydajnością. Właśnie dlatego członkowie zespołu badawczego, stojący za publikacją zamieszczoną w Nature Electronics, mówią o perspektywie projektowania urządzeń przyszłości.
Czytaj też: Ludzkość może generować ciemną materię i o niej nie wiedzieć. Jak zobaczyć to, czego nie widać?
Niestety, te bardzo cienkie materiały są podatne na uszkodzenia, dlatego mogą ulegać niszczeniu pod wpływem wysokich temperatur czy substancji chemicznych. Naukowcy ze Stanów Zjednoczonych próbowali uporać się z tym problemem i wygląda na to, że udało im się tego dokonać. Dzięki proponowanemu przez nich podejściu można integrować elektronikę z materiałami 2D bez obawy o wystąpienie defektów.
Kluczem do sukcesu okazała się inżynieria sił powierzchniowych dostępnych w nanoskali. Pozwoliło to na układanie materiału 2D na innych wstępnie zbudowanych warstwach urządzenia. Ze względu na brak uszkodzeń możliwe jest wykorzystywanie optycznych i elektrycznych właściwości tych materiałów. Jeśli chodzi o praktyczne korzyści, to te uwidoczniły się w przypadku matryc tranzystorów 2D, które zyskały nowe funkcje w porównaniu do urządzeń wytwarzanych przy użyciu konwencjonalnych technik produkcji.
Materiały 2D integrowane z elektroniką zapewniają jej przydatne właściwości, takie jak wydajny transport energii
Wśród innych zalet należy wymienić uniwersalność tej metody w odniesieniu do innych materiałów. W przyszłości takie podejście powinno zaprocentować w postaci projektowania komputerów, czujników czy elastycznej elektroniki. Bardzo ważne w kontekście prowadzonych eksperymentów okazały się oddziaływania międzycząsteczkowe. Te wiążą ze sobą atomy i cząsteczki, choć nie zawsze są to na tyle silne połączenia, aby utrzymać materiały razem.
Należy mieć na uwadze, że heterostruktury powstałe za pośrednictwem integracji warstw półprzewodnikowych i izolacyjnych są kluczowymi elementami konstrukcyjnymi elektroniki. Do tej pory wytwarzano takowe dzięki łączeniu materiału 2D z warstwą pośrednią oraz użyciu tej warstwy pośredniej do przeniesienia materiału 2D na izolator. Następnie warstwę pośrednią usuwano za pomocą substancji chemicznych bądź wysokich temperatur.
Czytaj też: Komputer wymyślił niemal pół miliona materiałów. Gdzie kończą się możliwości sztucznej inteligencji?
Autorzy ostatnich badań postanowili natomiast osadzić izolator o niskiej adhezji w matrycy o wysokiej adhezji. Dzięki temu materiał 2D przylega do osadzonej powierzchni o niskiej adhezji, co zapewnia możliwość pojawienia się oddziaływań międzycząsteczkowych łączących rzeczony materiał z izolatorem. Taka możliwość prowadzi do występowania przydatnych właściwości przy jednoczesnym obniżonym ryzyku uszkodzenia tych materiałów. Stąd już prosta droga do projektowania elektroniki przyszłości.
