Modelar el crecimiento de pequeños copos de una forma bidimensional de fósforo podría ayudar a los investigadores algún día a producir mejores componentes electrónicos.
El modelo de investigadores de la Agencia de Ciencia, Tecnología e Investigación A * STAR de Singapur de los posibles métodos para fabricar uno de los ingredientes cruciales ha abierto la puerta al desarrollo de dispositivos electrónicos superiores, como los circuitos flexibles.
El fosforeno es una forma bidimensional 2D del fósforo del elemento. A pesar de tener propiedades electrónicas superiores a otros materiales 2D como el grafeno carbono 2D y el siliceno silicio 2D, el potencial de fosforeno para la aplicación en dispositivos de alto rendimiento tieneha estado limitado por lo difícil que es producir de manera confiable cantidades comercialmente viables de este en forma de lámina de gran tamaño, delgada y de alta calidad.
En la actualidad, el fosforeno solo se puede obtener mediante la exfoliación mecánica y química del fósforo negro, que es costoso y produce bajos rendimientos de películas irregulares. Otros materiales 2D como el grafeno y el disulfuro de molibdeno se pueden cultivar directamente usando deposición química de vapor y vapor físicodeposición, pero no existen tales métodos para cultivar fosforeno.
El nuevo modelo desarrollado por Junfeng Gao y sus colegas del Instituto de Computación de Alto Rendimiento A * STAR hará posible que los investigadores aborden este problema técnico desafiante al elegir las mejores condiciones de proceso para el crecimiento de gran tamaño y alta calidadfosforeno directamente en una superficie.
Gao y el equipo trataron de encontrar la mejor manera de cultivar capas individuales de foforeno de alta calidad directamente en una superficie modelando el efecto de diferentes sustratos sobre el crecimiento de una hojuela de fosforeno que contiene solo 27 átomos.
"La estabilidad del nanoflake en crecimiento es muy sensible al sustrato y crucial para su crecimiento continuo", explica Gao. "Si la fuerza de interacción es demasiado débil, el sustrato hace que el copo se doble; pero si la interacción es demasiado fuerte, los enlaces internos entre los átomos de fosforeno se romperán y se puede formar una aleación "
Los investigadores compararon el efecto de dos sustratos diferentes en el crecimiento del nanoflaco de fosforeno: un sustrato de cobre, comúnmente utilizado para cultivar grafeno, que se une con el fosforeno a través de procesos químicos fuertes, y un nitruro de boro de hidrógeno hexagonal h-BN sustrato que se une con el fosforeno a través de enlaces débiles de van der Waals.
El sustrato de cobre causó la rotura del nanoflake, mientras que el h-BN no pudo estabilizar su estructura plana. Al aumentar la resistencia de la unión entre el nanoflake y el sustrato h-BN, sus simulaciones mostraron que el crecimiento 2D delse mantuvo el fosforeno. "Nuestro trabajo es el primer intento de explorar el crecimiento directo del fosforeno y proporciona orientación en la búsqueda de sustratos adecuados", dice Gao.
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Materiales proporcionado por Agencia de Ciencia, Tecnología e Investigación A * STAR . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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