Konkurencję dla grafenu wykujemy ze skał?

Grafen – zbudowany z sześcioatomowych pierścieni węgla ułożonych w strukturę przypominającą plaster miodu i tworzący niezwykle wytrzymałe membrany grubości zaledwie jednego atomu – już okrzyknięto przyszłością elektroniki. Materiałów o podobnej, monowarstwowej budowie znamy jednak więcej. Przykładowo, dwusiarczek molibdenu (MoS₂) – związek naturalnie występujący w wielu skałach – ma równie interesujące własności co grafen. Czy MoS₂ zdeklasuje grafen w zastosowaniach elektronicznych? Sporo na to wskazuje.

Zdaniem fizyków z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego natura zjawisk zachodzących w materiałach warstwowych wciąż jest słabo poznana i wymaga dalszych badań. Również zjawiska występujące w sieci krystalicznej warstw MoS₂ mają nieco inną naturę niż dotychczas sądzono.

Skomplikowane układy elektroniczne, zbudowane z pojedynczych warstw atomowych, będzie można konstruować dopiero wtedy, gdy dostatecznie dobrze zrozumiemy fizykę zjawisk zachodzących w sieci krystalicznej tych materiałów. Nasze badania pokazują jednak, że nauka ma w tej dziedzinie jeszcze wiele do zrobienia – mówi dr hab. Adam Babiński, prof. UW.

Kilka lat temu zauważono, że tak jak z grafitu otrzymuje się grafen, tak z wielu innych kryształów można uzyskać warstwy grubości pojedynczych atomów. Szczególnie ciekawym materiałem okazały się warstwy MoS₂. 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 MoS₂ długo pozostawały niezauważone.

Z punktu widzenia zastosowań w elektronice warstwowy MoS₂ ma istotną przewagę nad grafenem: charakteryzuje się obecnością 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. Wedle obecnych szacunków, wyłączony tranzystor z dwusiarczku molibdenu zużywałby nawet kilkaset tysięcy razy mniej energii niż tranzystor krzemowy.

Źródło: http://www.fuw.edu.pl