Hace dos años, Mark Hersam de la Universidad de Northwestern descubrió una forma de estabilizar el fósforo negro exfoliado, o fosforeno, un semiconductor en capas que se degrada químicamente al aire libre pero que muestra una gran promesa para la electrónica. Al encapsularlo en óxido de aluminio, pudopara estabilizar la reactividad del fosforeno al oxígeno y al agua.
"El problema es que ahora el fosforeno está enterrado debajo del revestimiento de óxido de aluminio, lo que limita lo que podemos hacer con él", dijo Hersam, profesor Walter P. Murphy de ciencia e ingeniería de materiales en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern. "Wouldn¿No sería mejor si pudiéramos estabilizar el fosforeno sin ocluir su superficie? "
Hersam y su equipo han hecho precisamente eso.
Al utilizar la química orgánica para reaccionar covalentemente una capa de una sola molécula de espesor sobre el fosforeno, el equipo impartió efectivamente la misma pasivación que logró con la alúmina en 2014. Pero esta vez la capa es lo suficientemente delgada como para dejar acceso a la superficie del material.
"Si va a ser útil para aplicaciones como sensores, entonces cualquier cosa que desee detectar debe poder interactuar con el material", dijo Hersam. "La capa gruesa de óxido de aluminio impidió que cualquier especie atmosférica alcanzara el fosforenosuperficie, por lo que no se puede utilizar como detector. "
Con el apoyo de la Oficina de Investigación Naval y el Departamento de Energía, la investigación se describe en línea en la edición del 2 de mayo de 2016 de la revista Química de la naturaleza . Christopher Ryder, estudiante de posgrado en el laboratorio de Hersam, fue el primer autor del artículo. Tobin J. Marks, Vladimir N. Ipatieff Profesor de Química Catalítica en la Facultad de Artes y Ciencias de Weinberg y profesor de ciencia e ingeniería de materiales, yGeorge Schatz, profesor de química Charles E. y Emma H. Morrison y profesor de ingeniería química y biológica, también es coautor del artículo.
En los últimos años, el fosforeno ha captado la atención como un poderoso semiconductor con alto potencial para su uso en electrónica delgada y flexible. Sin embargo, su inestabilidad al aire libre ha impedido que se pruebe en posibles aplicaciones, como transistores, optoelectrónica, sensores, o incluso baterías. Ahora resulta que la capa de una sola molécula de espesor, unida covalentemente, podría incluso aumentar el valor del fosforeno para su uso en estas aplicaciones. El equipo descubrió que la capa no solo evita que el fosforeno se degrade, sino que también mejora supropiedades electrónicas.
"La química influyó en el flujo de carga a través del fosforeno", dijo Hersam. Logramos una mejora en la movilidad de la carga, que está relacionada con la velocidad del transistor y lo bien que conmuta en un circuito integrado ".
Ahora que el equipo de Hersam ha creado una versión estable de fosforeno, planea explorar estas posibles aplicaciones. El siguiente paso es crear dispositivos optimizados basados en fosforeno y compararlos con dispositivos fabricados con materiales alternativos.
"Podemos imaginar muchas posibilidades", dijo Hersam. "El futuro nos enseñará exactamente dónde el fosforeno tiene una ventaja competitiva".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Northwestern . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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