Los científicos de la Universidad de Rice han descubierto que un material con un espesor de átomo que se está buscando para dispositivos electrónicos flexibles y dispositivos ópticos de próxima generación es más frágil de lo que esperaban.
El equipo de Rice dirigido por el científico de materiales Jun Lou probó la resistencia a la tracción del diselenuro de molibdeno semiconductor bidimensional y descubrió que defectos tan pequeños como un átomo faltante pueden iniciar grietas catastróficas bajo tensión.
El informe del equipo aparece este mes en Materiales avanzados .
El hallazgo puede hacer que la industria examine más detenidamente las propiedades de los materiales en 2-D antes de incorporarlos en las nuevas tecnologías, dijo.
"Resulta que no todos los cristales bidimensionales son iguales", dijo Lou, profesor de ciencia de materiales y nanoingeniería de Rice. "El grafeno es mucho más robusto en comparación con algunos de los otros con los que estamos tratando en este momento, comoeste diselenuro de molibdeno. Creemos que tiene algo que ver con defectos inherentes a estos materiales ".
Los defectos podrían ser tan pequeños como un solo átomo que deja una vacante en la estructura cristalina, dijo. "Es muy difícil detectarlos", dijo. "Incluso si un grupo de vacantes hace un agujero más grande, es difícilencontrar usando cualquier técnica. Podría ser posible verlos con un microscopio electrónico de transmisión, pero eso requeriría mucho trabajo y no sería útil "
El diselenuro de molibdeno es un dicholcogenuro, un material semiconductor bidimensional que aparece como una matriz hexagonal similar al grafeno desde arriba pero en realidad es un sándwich de átomos metálicos entre dos capas de átomos de calcógeno, en este caso, selenio. El diselenuro de molibdeno está siendoconsiderado para su uso como transistores y en células solares, fotodetectores y catalizadores de próxima generación, así como dispositivos electrónicos y ópticos.
Lou y sus colegas midieron el módulo elástico del material, la cantidad de estiramiento que un material puede manejar y aún así volver a su estado inicial, a 177.2 más o menos 9.3 gigapascales. El grafeno es más de cinco veces más elástico. Atribuyeron el granvariación a fallas preexistentes de entre 3.6 y 77.5 nanómetros.
Su resistencia a la fractura, la cantidad de estiramiento que un material puede soportar antes de romperse, se midió en 4.8 más o menos 2.9 gigapascales. El grafeno es casi 25 veces más fuerte.
Parte del proyecto dirigido por el investigador postdoctoral Rice, Yingchao Yang, requirió mover el diselenuro de molibdeno de una cámara de crecimiento en un horno de deposición química de vapor a un microscopio sin introducir más defectos. Yang resolvió el problema utilizando un proceso de transferencia en lugar de un ácido estándarlavado que habría arruinado las muestras.
Para analizar muestras, Yang colocó rectángulos de diselenuro de molibdeno en una plataforma sensible de microscopio electrónico inventada por el grupo Lou. Las fuerzas naturales de van der Waals mantuvieron las muestras en su lugar en brazos elásticos en voladizo que midieron el estrés aplicado.
Lou dijo que el grupo intentó medir la resistencia a la fractura del material, un indicador de la probabilidad de que se propaguen las grietas, como lo habían hecho en un estudio anterior sobre el grafeno. Pero descubrieron que el corte previo de las grietas en el diselenuro de molibdeno hizo que se rompiera antesEl estrés podría aplicarse, dijo.
"El mensaje importante de este trabajo es la naturaleza frágil de estos materiales", dijo Lou. "Muchas personas están pensando en usar cristales 2-D porque son inherentemente delgados. Están pensando en la electrónica flexible porqueson semiconductores y su resistencia elástica teórica debe ser muy alta. Según nuestros cálculos, se pueden estirar hasta un 10 por ciento.
"Pero en realidad, debido a los defectos inherentes, rara vez se puede lograr tanta fuerza. Las muestras que hemos probado hasta ahora se rompieron en 2 a 3 por ciento del máximo teórico como máximo", dijo Lou. "Eso deberíaaún estará bien para la mayoría de las aplicaciones flexibles, pero a menos que encuentren una manera de apagar los defectos, será muy difícil alcanzar los límites teóricos ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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