Unir diferentes tipos de materiales puede conducir a todo tipo de avances. Es una habilidad esencial que permitió a los humanos hacer de todo, desde rascacielos reforzando el hormigón con acero hasta células solares colocando materiales en capas a lo largo de los electrones.
En electrónica, unir diferentes materiales produce heterouniones, los componentes más fundamentales en las células solares, los LED o los chips de computadora. Cuanto más suave es la unión entre dos materiales, más fácilmente fluyen los electrones a través de ella; esencial para lo bien que funcionan los dispositivos electrónicos.Pero están formados por cristales, celosías rígidas de átomos, que pueden tener un espaciado muy diferente, y no les agrada amablemente unirlos.
En un estudio publicado el 8 de marzo en ciencia , los científicos de la Universidad de Chicago y Cornell revelaron una técnica para "coser" dos parches de cristales a la perfección a nivel atómico para crear telas atómicamente delgadas.
El equipo quería hacer esto cosiendo diferentes cristales de tres átomos de grosor similar a una tela. "Por lo general, estos se cultivan en etapas en condiciones muy diferentes; primero se cultiva un material, se detiene el crecimiento, se cambia la condición y se inicianuevamente para cultivar otro material ", dijo Jiwoong Park, profesor de química en el Instituto James Franck y el Instituto de Ingeniería Molecular y autor principal del estudio.
En cambio, desarrollaron un nuevo proceso para encontrar la ventana perfecta que funcionaría para ambos materiales en un entorno constante, de modo que pudieran hacer crecer todo el cristal en una sola sesión.
El material resultante de una sola capa es el más perfectamente alineado que haya crecido nunca, dijo Park. La transición más suave significó que en los puntos donde las dos celosías se unen, una celosía se estira o crece para encontrarse con la otra, en lugar de dejar agujeros u otros defectos.
De hecho, las costuras atómicas son tan apretadas que cuando miraron de cerca usando microscopios electrónicos de barrido, vieron que el material más grande se frunce un poco alrededor de la articulación.
Decidieron probar su rendimiento en uno de los dispositivos electrónicos más utilizados: un diodo. Se unen dos tipos diferentes de material, y se supone que los electrones pueden fluir de una manera a través del "tejido", pero no del otro.
El diodo se encendió. "Fue emocionante ver brillar estos LED de tres átomos de grosor. Vimos un rendimiento excelente, el más conocido por este tipo de materiales", dijo Saien Xie, un estudiante graduado y primer autor del artículo..
El descubrimiento abre algunas ideas interesantes para la electrónica. Los dispositivos como los LED están actualmente apilados en capas 3D frente a 2D, y generalmente están en una superficie rígida. Pero Park dijo que la nueva técnica podría abrir nuevas configuraciones, como los LED o átomos flexibles- Circuitos 2D gruesos que funcionan tanto horizontal como lateralmente.
También señaló que el estiramiento y la compresión cambiaron las propiedades ópticas, el color, de los cristales debido a los efectos de la mecánica cuántica. Esto sugiere potencial para sensores de luz y LED que podrían ajustarse a diferentes colores, por ejemplo, o deformación.detectar telas que cambian de color a medida que se estiran
"Esto es tan desconocido que ni siquiera sabemos todas las posibilidades que tiene todavía", dijo Park. "Incluso hace dos años hubiera sido inimaginable".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Chicago . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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