Immergé dans l’univers atomique: comment un matériau d’un atome d’épaisseur (0,65 nanomètre) pourrait révolutionner nos gadgets et bien plus encore.
Les dichalcogènes de métal transitoires (DMT ou TMD en anglais) semblent sortir directement d’un roman de science-fiction. Imaginez un matériau aussi fin qu’il est composé d’une seule couche d’atomes, mais capable de transformer radicalement l’électronique, l’opoélectronique et même l’énergie. Cela peut sembler incroyable, mais c’est la promesse des DMT, ces nouveaux arrivants à la famille déjà fascinante de matériaux à deux dimensions comme le graphène.
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Qu’est-ce que les DMT exactement?
Ces matériaux sont construits de manière assez simple en théorie: prendre certains atomes métalliques tels que le molybdène ou le tungstène et les sandwich entre les atomes de soufre ou de sélénium. Ce «sandwich atomique» crée une structure incroyablement mince et stable avec complètement unique.
Propriétés électriques et optiques inhabituelles
La vraie magie des DMT est dans leur capacité à conduire l’électricité et à interagir avec la lumière d’une manière très différente de tout ce que vous savez avec des matériaux conventionnels. Par exemple, alors que le silicium, pilier de nos copeaux électroniques, nécessite plusieurs étapes pour absorber et émettre de la lumière, les DMT peuvent le rendre beaucoup plus efficacement grâce à leur structure atomique particulière qui permet des transitions énergétiques directes.
Révolution en électronique et au-delà
Imaginez des écrans plus brillants, des capteurs plus sensibles ou des panneaux solaires plus efficaces, tous grâce à ces matériaux innovants. Les DMT peuvent également être utilisés dans la fabrication de transistors qui sont les blocs de construction de tous nos appareils électroniques. Ces transistors DMT peuvent potentiellement dépasser les performances de ceux en silicium, offrant une meilleure efficacité énergétique et une réduction de taille, ce qui est crucial pour les appareils mobiles.
Une porte au spinstronic
Au-delà de l’électronique traditionnelle, les DMT ouvrent également les portes spintroniques, une technologie émergente qui utilise non seulement la charge d’électrons, mais aussi leur sorte de petite sorte de compas interne et d’informations de transport. Grâce à leur forte interaction spin-orbite, les DMT peuvent contrôler ce spin très précisément, offrant des perspectives de développement pour des dispositifs de consommation ultra-rapides et très faibles.
Flexibilité et durabilité
Les propriétés mécaniques des DMT sont tout aussi impressionnantes. Malgré leur épaisseur d’un seul atome, ils peuvent être extrêmement flexibles et résistants. Cette flexibilité ouvre des perspectives intéressantes pour des applications telles que l’électronique portable où la durabilité et la légèreté sont essentielles.
COUPE – Fabrication de technologie
La production de DMT peut être effectuée de plusieurs manières, mais la plus courante comprend l’exfoliation mécanique – un peu comme l’utilisation de ruban adhésif pour peler les couches atomiques – et le test chimique en phase de vapeur, une méthode plus adaptée à la production industrielle qui vous permet de créer un uniforme et élevé Films DMT de qualité.
Données DMT supplémentaires
- Métaux utilisés: MolybDène (MO) et le tungstène (W) sont deux des métaux les plus couramment utilisés. MOS2, par exemple, peut fonctionner comme un transistor avec une mobilité électronique atteignant jusqu’à 200 cm² / vs. WSE2, connu pour ses propriétés optorelectroniques, a une mobilité électronique jusqu’à 250 cm² / vs, idéale pour certaines applications optoélectroniques.
- Chalcogènes: Le sélénium (SE) et TelLture (TE) sont utilisés pour former du DMT avec du molybdène et du tungstène, comme MOSE2 et WTE2.
- Écart d’énergie: Les monochés MOS2 ont un écart énergétique d’environ 1,8 eV, favorable pour les applications photovoltaïques et photodétector, contre 1,1 eV pour le silicium.
- Absorption de la lumière: Jusqu’à 10% de la lumière incidente peuvent être absorbées par les DMT, un taux très élevé pour un matériau aussi mince.
- Efficacité des appareils: Les transistors à base de MOS2 montrent des rapports d’activité / désactivés dépassant 10⁸, significativement plus élevé que ceux du silicium, dont les rapports typiques se situent entre 10 ^ 5 et 10 ^ 7.
Un avenir prometteur
L’enthousiasme autour de DMT continue de croître grâce à leur potentiel à changer le visage de la technologie moderne. Des smartphones et des tablettes plus efficaces aux nouvelles générations de panneaux solaires et de dispositifs de détection, les applications semblent illimitées.
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Cet article explore l’univers fascinant des dichalcogène des métaux de transition, ces matériaux d’un atome d’épaisseur qui promettent de révolutionner nos technologies avec leurs propriétés électriques et optiques exceptionnelles. Avec des applications allant de l’électronique avancée aux dispositifs optorelectroniques et spintroniques, les DMT sont positionnés à la pointe de l’innovation matérielle.
Source: https://dx.doi.org/10.1039/c7ta04268j & https://dx.doi.org/10.1021/nl903868w
