Un área actual de intenso interés en la nanotecnología son las heteroestructuras de van der Waals, que son conjuntos de materiales cristalinos bidimensionales 2D atómicamente delgados que muestran propiedades de conducción atractivas para su uso en dispositivos electrónicos avanzados.
Un semiconductor 2D representativo es el grafeno, que consiste en una red en forma de panal de átomos de carbono que tiene solo un átomo de espesor. El desarrollo de las heteroestructuras de Van der Waals se ha visto restringido por las operaciones manuales complicadas y que requieren mucho tiempo necesarias para producirlas.es decir, los cristales 2D que se obtienen típicamente por exfoliación de un material a granel deben ser identificados manualmente, recolectados y luego apilados por un investigador para formar una heteroestructura de van der Waals. Este proceso manual es claramente inadecuado para la producción industrial de dispositivos electrónicos que contienen vander Waals heteroestructuras
Ahora, un equipo de investigación japonés dirigido por el Instituto de Ciencias Industriales de la Universidad de Tokio ha resuelto este problema mediante el desarrollo de un robot automatizado que acelera en gran medida la colección de cristales 2D y su ensamblaje para formar heteroestructuras de Van der Waals. El robotconsiste en un microscopio óptico de alta velocidad automatizado que detecta cristales, cuyas posiciones y parámetros se registran en una base de datos informática. Se utiliza un software personalizado para diseñar heteroestructuras utilizando la información de la base de datos. La heteroestructura se ensambla capa por capa porun equipo robótico dirigido por el algoritmo informático diseñado. Los hallazgos se informaron en Comunicaciones de la naturaleza .
"El robot puede encontrar, recoger y ensamblar cristales 2D en una guantera", dice el primer autor del estudio, Satoru Masubuchi. "Puede detectar 400 escamas de grafeno por hora, que es mucho más rápido que la tasa lograda por las operaciones manuales".
Cuando el robot se usó para ensamblar escamas de grafeno en las heteroestructuras de van der Waals, podía apilar hasta cuatro capas por hora con solo unos minutos de entrada humana requerida para cada capa. El robot se usó para producir una heteroestructura de van der Waalsque consta de 29 capas alternas de grafeno y nitruro de boro hexagonal otro semiconductor 2D común. El número de capas récord de una heteroestructura de van der Waals producida por operaciones manuales es 13, por lo que el robot ha aumentado enormemente nuestra capacidad de acceder a las heteroestructuras complejas de van der Waals.
"Se puede recolectar y ensamblar una amplia gama de materiales utilizando nuestro robot", explica el coautor Tomoki Machida. "Este sistema ofrece el potencial de explorar completamente las heteroestructuras de van der Waals".
El desarrollo de este robot facilitará en gran medida la producción de heteroestructuras de Van der Waals y su uso en dispositivos electrónicos, acercándonos un paso más a la realización de dispositivos que contengan materiales de diseño a nivel atómico.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Ciencias Industriales, Universidad de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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