Georgia Tech e Columbia University mostrano il primo materiale piezoelettrico bidimensionale

Georgia Tech e Columbia University mostrano il primo materiale piezoelettrico bidimensionale

Il disolfuro di molibdeno, opportunamente depositato in monostrati atomici, si comporta da materiale piezoelettrico aprendo la strada ad interessanti opportunità di applicazione

di Andrea Bai pubblicata il , alle 11:01 nel canale Scienza e tecnologia
 

Una collaborazione tra i ricercatori della Columbia University e del Georgia Institute of Technology ha permesso di dare dimostrazione del primo materiale piezoelettrico bidimensionale: si tratta di un composto inorganico chiamato disolfuro di molibdeno (MoS2) che è inoltre semiconduttore e possibile candidato per l'era post-silicio.

MoS2 grezzo non è un materiale piezoelettrico. Ma il professor Zhong Lin Wang del Georgia Tech ed il professor James Hone della Columbia University, il primo specializzato nei materiali piezoelettrici, il secondo in tecniche di nanofabbricazione, hanno osservato che il MoS2 è in grado di generare elettricità una volta flesso dopo la deposizione come monostrato a singolo atomo su un substrato flessibile. Quando due monostrati vengono sovrapposti, l'effetto piezoelettrico però va a scomparire.

I due ricercatori spiegano che strati successivi di MoS2 hanno un orientamento opposto, generando quindi cariche che si annullano a vicenda. L'effetto però ricompare se i monostrati sono tre, raddoppiando quasi di intensità. I ricercatori affermano quindi che il trucco sia quello di avere un numero dispari di monolayer sovrapposti.

Attualmente l'energia generata dal monolayer di MoS2 è troppo bassa perché esso possa essere utilizzato come fonte di alimentazione, ma vi sono altre possibilità di applicazione ugualmente interessanti. I monostrati MoS2 possono infatti essere impigegati nella realizzazione di sensori elettromeccanici ad elevata sensibilità. Minori sono gli strati, più flessibili ed estensibili risulteranno i dispositivi con essi creati, caratteristiche di particolare importanza nel caso della realizzazione, appunto, di sensori. Ma il monostrato di MoS2 può operare anche al contrario, come fosse una sorta di muscolo artificiale, contraendosi e distendendosi quando viene applicata una differenza di potenziale. Un singolo monostrato, inoltre, rende il materiale quasi completamente trasparente.

L'effetto piezoelettrico può inoltre essere sfruttato per dare luogo ad una distensione fisica che controlli in un transistor l'altezza della barriera Schotty tra canale source e drain, creando una nuova tipologia di transistor. E' proprio su questo tipo di concetto che Wang, in collaborazione con il postdoc Wenzhuo Wu, stanno lavorando per realizzare una dimostrazione pratica.

I ricercatori si occuperanno ora di costruire una serie di esempi applicativi, in particolare sistemi atomici e autoalimentati nei campi delle interfacce uomo-macchina, della robotica, dei MEMS e dei dispositivi elettronici attivi flessibili.

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