Un material híbrido podrá superar al grafeno en diversas aplicaciones | AGÊNCIA FAPESP

Un material híbrido podrá superar al grafeno en diversas aplicaciones Es una estructura formada por una monocapa de disulfuro de molibdeno y un sustrato de azobenceno, y permitiría construir un transistor casi bidimensional altamente comprimible y maleable, alimentado por luz (imagen: representación atómica de una monocapa de disulfuro de molibdeno con una molecula de azobenceno, en sus isómeros cis y trans/ Physical Review B)

Un material híbrido podrá superar al grafeno en diversas aplicaciones

28 de febrero de 2019

Por José Tadeu Arantes  |  Agência FAPESP –  Ciertos materiales híbridos en su composición (que combinan precursores orgánicos e inorgánicos) y casi bidimensionales en su estructura (dispuestos en ordenamientos moleculares maleables y altamente comprimibles) constituyen una de las actuales apuestas con la mira puesta en algunas aplicaciones tecnológicas, como la elaboración de dispositivos optoelectrónicos cada vez menores. 

Un artículo publicado en la revista Physical Review B aborda un estudio relacionado con este tema. La investigación fue el resultado de los trabajos doctorales de Diana Meneses Gustin y Luís Cabral, dirigidos por el profesor Victor Lopez Richard, de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar), en Brasil. Cabral fue codirigido por el profesor Juarez Lopes Ferreira da Silva, del Instituto de Química de São Carlos de la Universidad de São Paulo (IQSC-USP). En tanto, Meneses Gustin contó con una Beca Doctoral y una Beca en el Exterior – Pasantía de Investigación de la FAPESP.

“Meneses Gustin y Cabral explicaron teóricamente las propiedades ópticas y de transporte singulares que resultan de la interacción de una monocapa de disulfuro de molibdeno [la sustancia inorgánica MoS2] con un sustrato de azobenceno [la sustancia orgánica C12H10N2]”, declaró Lopez Richard a Agência FAPESP.

La incidencia de la luz hace que la molécula de azobenceno se modifique de la configuración espacial cis a la configuración espacial trans. Y esto produce efectos en la nube de electrones de la monocapa de disulfuro de molibdeno.  Dichos efectos, que son reversibles, ya habían sido investigados experimentalmente por Emanuela Margapoti, en su estudio posdoctoral realizado en la UFSCar, también con apoyo de la FAPESP. Meneses Gustin y Cabral elaboraron un modelo para emular teóricamente este proceso. 

“Ellos hicieron simulaciones ab initio [simulaciones computacionales a partir de la ciencia establecida] y cálculos basados en la teoría del funcional de la densidad [una teoría en la cual se emplea la mecánica cuántica para describir la dinámica de sistemas compuestos por muchos cuerpos]. Y modelaron las propiedades de transporte de la monocapa de disulfuro de molibdeno cuando la misma es perturbada por las variaciones en el sustrato de azobenceno”, explicó Richard.

Si bien las aplicaciones tecnológicas no forman parte del artículo publicado, el eventual empleo de este efecto en la construcción de un transistor bidimensional activado por luz está en el horizonte de los científicos.

“La estructura casi bidimensional vuelve al bisulfuro de molibdeno tan atractivo como el grafeno en términos de disminución del espacio y maleabilidad. Pero además posee virtudes que, potencialmente, lo hacen aún mejor. Es un semiconductor con propiedades parecidas a las del grafeno en cuanto a la conductividad eléctrica. Y ópticamente es más versátil, pues emite luz en el rango de frecuencias que van del infrarrojo a la franja de la luz visible”, dijo Lopez Richard.

Por eso se considera que la estructura híbrida de disulfuro de molibdeno y azobenceno es un material sumamente prometedor. Pero para que llegue a empleárselo efectivamente en dispositivos útiles, serán necesarias nuevas investigaciones y otros desarrollos.

El artículo intitulado Photomodulation of transport in monolayer dichalcogenides (doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.98.241403), de D. Meneses-Gustin, Luis Cabral, Matheus P. Lima, Juarez L. F. da Silva, Emanuela Margapoti, Sergio E. Ulloa, Gilmar E. Marques y Victor Lopez-Richard, se encuentra publicado en el siguiente enlace: journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.98.241403

 

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