RMF24: Fizycy z Warszawy badają materiał konkurencyjny dla grafenu
Są szanse, że jednoatomowej grubości warstwy dwusiarczku molibdenu, związku naturalnie występującego w wielu skałach, okażą się w zastosowaniach elektronicznych lepsze od grafenu. Naukowcy z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego liczą na to, choć przyznają, że natura zjawisk zachodzących w materiałach warstwowych jest wciąż słabo poznana i wymaga dalszych badań.
Grafen już okrzyknięto przyszłością elektroniki. Zbudowany z sześcioatomowych pierścieni węgla ułożonych w strukturę przypominającą plaster miodu, tworzy niezwykle wytrzymałe warstwy o grubości zaledwie jednego atomu. Materiałów o podobnej, jednowarstwowej budowie znamy jednak więcej. Co istotne, część z nich, na przykład dwusiarczek molibdenu, ma równie ciekawe własności.
Najprostszą metodą wytwarzania grafenu jest odklejanie pojedynczych warstw od kawałka grafitu, który składa się z wielu przylegających warstw. Można tego dokonać z pomocą zwykłej taśmy klejącej, która bez trudu pokonuje wiążące je siły. Kilka lat temu zauważono, że w podobny sposób z wielu innych kryształów można także uzyskać warstwy grubości pojedynczych atomów. Udało się je wytworzyć miedzy innymi dla chalkogenków metali przejściowych, czyli siarczków, selenków i tellurków.
Szczególnie ciekawym materiałem okazały się warstwy dwusiarczku molibdenu. Związek ten występuje w naturze jako molibdenit, krystaliczny minerał często przyjmujący postać charakterystycznych sześciokątnych płytek o srebrzystym zabarwieniu. Molibdenit znajduje się w skałach na całym świecie. Od lat stosowano go przy wytwarzaniu smarów i stopów metali. Podobnie jak w przypadku grafitu, własności jednoatomowych warstw tego związku długo pozostawały niezauważone.
Z punktu widzenia zastosowań w elektronice, warstwowy dwusiarczek molibdenu ma istotną przewagę nad grafenem: charakteryzuje się obecnością tak zwanej przerwy energetycznej. Jej istnienie oznacza, że elektrony nie mogą przyjmować dowolnych energii i przykładając pole elektryczne materiał można przełączać między stanem, w którym przewodzi prąd, a stanem, w którym zachowuje się jak izolator. Jak się szacuje, wyłączony tranzystor z dwusiarczku molibdenu zużywałby nawet kilkaset tysięcy razy mniej energii niż tranzystor krzemowy. Dla odmiany grafen w ogóle nie ma przerwy energetycznej i zbudowanych z niego tranzystorów nie da się całkowicie wyłączyć.
Na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego (FUW) pokazano, że zjawiska występujące w sieci krystalicznej warstw dwusiarczku molibdenu mają nieco inną naturę niż dotychczas sądzono. Praca opisująca odkrycie, zrealizowana we współpracy z Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses w Grenoble, ukazała się w czasopiśmie "Applied Physics Letters".
Grafen był pierwszy. Jego unikatowe cechy wzbudzają spore, ciągle rosnące zainteresowanie, zarówno wśród naukowców, jak i ze strony przemysłu. Nie wolno jednak zapominać o innych materiałach warstwowych. Jeśli je dobrze poznamy, w wielu zastosowaniach mogą się okazać lepsze od grafenu - mówi dr hab. Adam Babiński, prof. UW.
Na podstawie materiałów prasowych FUW
Grzegorz Jasiński
