¿Qué pasa si un sensor que detecta una cosa podría ser parte de la cosa en sí? Los ingenieros de la Universidad de Rice creen que tienen una solución bidimensional para hacer exactamente eso.
Los ingenieros de Rice dirigidos por los científicos de materiales Pulickel Ajayan y Jun Lou han desarrollado un método para hacer sensores de átomos planos que se integran perfectamente con los dispositivos para informar sobre lo que perciben.
Los materiales 2D activos electrónicamente han sido objeto de mucha investigación desde la introducción del grafeno en 2004. A pesar de que a menudo se promociona por su fuerza, es difícil moverlos a donde se necesitan sin destruirlos.
Los grupos Ajayan y Lou, junto con el laboratorio del ingeniero de Rice Jacob Robinson, tienen una nueva forma de mantener los materiales y sus circuitos asociados, incluidos los electrodos, intactos a medida que se mueven a superficies curvas u otras superficies lisas.
Los resultados de su trabajo aparecen en la revista American Chemical Society ACS Nano .
El equipo de Rice probó el concepto haciendo un fotodetector de seleniuro de indio de 10 nanómetros de grosor con electrodos dorados y colocándolo en una fibra óptica. Debido a que estaba tan cerca, el sensor de campo cercano se combinó efectivamente con un campo evanescente: elonda electromagnética oscilante que recorre la superficie de la fibra y detecta con precisión el flujo de información en el interior.
El beneficio es que estos sensores ahora pueden integrarse en tales fibras donde pueden monitorear el rendimiento sin agregar peso ni obstaculizar el flujo de la señal.
"Este documento propone varias posibilidades interesantes para aplicar dispositivos 2D en aplicaciones reales", dijo Lou. "Por ejemplo, las fibras ópticas en el fondo del océano tienen miles de millas de largo, y si hay un problema, es difícil saber dóndeocurrió. Si tiene estos sensores en diferentes lugares, puede sentir el daño a la fibra ".
Lou dijo que los laboratorios se han vuelto buenos para transferir la creciente lista de materiales 2D de una superficie a otra, pero la adición de electrodos y otros componentes complica el proceso. "Piense en un transistor", dijo. "Tiene fuente, drenajey electrodos de compuerta y un dieléctrico aislante en la parte superior, y todos estos tienen que ser transferidos intactos. Es un gran desafío, porque todos esos materiales son diferentes ".
Los materiales 2D en bruto a menudo se mueven con una capa de metacrilato de polimetilo PMMA, más comúnmente conocido como plexiglás, en la parte superior, y los investigadores de Rice hacen uso de esa técnica. Pero necesitaban una capa inferior robusta que no solo mantuviera elcircuito intacto durante el movimiento, pero también podría eliminarse antes de conectar el dispositivo a su objetivo el PMMA también se elimina cuando el circuito llega a su destino.
La solución ideal era la polidimetilglutarimida PMGI, que se puede usar como plataforma de fabricación de dispositivos y se puede grabar fácilmente antes de transferirla al objetivo. "Hemos dedicado bastante tiempo a desarrollar esta capa de sacrificio", dijo Lou. PMGI aparecepara trabajar con cualquier material 2D, ya que los investigadores experimentaron con éxito con el diselenuro de molibdeno y otros materiales también.
Los laboratorios de Rice solo han desarrollado sensores pasivos hasta ahora, pero los investigadores creen que su técnica hará posibles sensores o dispositivos activos para telecomunicaciones, biosensores, plasmónicos y otras aplicaciones.
El estudiante graduado de Rice, Zehua Jin, es el autor principal del artículo. Los coautores son los estudiantes graduados de Rice Fan Ye, Shuai Jia y Liangliang Dong y el investigador postdoctoral Xiang Zhang; el alumno de Rice Sidong Lei, ahora profesor asistente en la Universidad Estatal de Georgia, yRobert Vajtai, profesor de investigación en ciencia de materiales y nanoingeniería en Rice, Ajayan es presidente del Departamento de Ciencia de Materiales y Nanoingeniería de Rice, el profesor de ingeniería y profesor de química Benjamin M. y Mary Greenwood Anderson, Lou es profesor de ciencia de materiales.y nanoingeniería. Robinson es profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática.
La investigación fue respaldada por la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea, la Fundación Welch, Rice IDEA y Function Accelerate nanoMaterial Engineering FAME, uno de los seis centros de la Red de Investigación Avanzada de Tecnología de Semiconductores patrocinada por Microelectronics Advanced Research Corporation y elAgencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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