Honda sintetiza nanomateriales en un gran avance para la electrónica cuántica

El Instituto de Investigación Honda sintetiza nanomateriales en un gran avance para la electrónica cuántica
Los investigadores de Honda desarrollan una nueva tecnología para cultivar “nanocintas” atómicamente delgadas que pueden permitir dispositivos cuánticos energéticamente eficientes

SAN JOSÉ, California
Científicos del Honda Research Institute USA, Inc. (HRI-US) han sintetizado “nanocintas” atómicamente delgadas (espesor de escala atómica, materiales en forma de cinta) que tienen amplias implicaciones para el futuro de la electrónica cuántica, el área de la física que se ocupa de los efectos. de la mecánica cuántica sobre el comportamiento de los electrones en la materia. La síntesis de HRI-US de un material bidimensional ultra-estrecho construido con una capa simple o doble de átomos demostró la capacidad de controlar el ancho de estos materiales bidimensionales a menos de 10 nanómetros (10-9 metros) que resulta en cuánticos. comportamiento del transporte a temperaturas mucho más altas en comparación con los cultivados con los métodos actuales. El equipo de científicos con colaboradores de las universidades de Columbia y Rice, así como del Laboratorio Nacional de Oak Ridge, fue coautor de un nuevo artículo sobre el tema que se publicó en Science Advances y está disponible en: https://www.science.org/doi/ 10.1126 / sciadv.abk1892 # F1.

La creciente tecnología de HRI-US tiene el potencial de llevar tecnologías cuánticas como la computación cuántica y la detección a temperaturas más altas que las requeridas con los materiales utilizados actualmente. Los métodos de fabricación habituales hasta ahora se basan principalmente en técnicas como la nanolitografía, que imprimen o graban estructuras a escala nanométrica. Por el contrario, los científicos de HRI-US desarrollaron un método para cultivar de manera controlada los materiales mediante el uso de nanopartículas de níquel como semilla para controlar el ancho de materiales bidimensionales como el disulfuro de molibdeno. El resultado es un ancho mucho más estrecho que los sintetizados por métodos convencionales. Los materiales bidimensionales ultra estrechos (alrededor de 7-8 nanómetros) cultivados por investigadores de HRI-US demuestran el transporte cuántico de electrones, conocido como oscilación de bloqueo de Coulomb, a temperaturas de alrededor de 60 K (o -213oC), unas 15 veces más altas que las materiales sintetizados por métodos convencionales alrededor o menos de 4 K (o -269oC), allanando el camino para dispositivos cuánticos más eficientes desde el punto de vista energético.

“Nuestra novedosa tecnología de crecimiento introduce el ancho como un grado adicional de libertad en los materiales en capas atómicamente delgadas que revelan y diseñan sus nuevos y ricos comportamientos electrónicos”, dijo el Dr. Avetik Harutyunyan, científico principal senior de HRI-US y autor correspondiente del artículo. en Science Advances. “Las aplicaciones potenciales son extremadamente amplias. Vemos oportunidades inmediatas para las aplicaciones en la electrónica de alta velocidad y bajo consumo de energía, espintrónica, detección cuántica, computación cuántica y neuromórfica “.

“Esta nueva tecnología de síntesis representa un avance importante en el campo del crecimiento de materiales 2D”, dijo el Dr. Xufan Li, científico senior de HRI-US y autor principal del artículo. “Pudimos lograr un control a escala atómica sobre el ancho de las nanocintas de MoS2 mediante el uso de nanopartículas de Ni como semilla que permite el crecimiento de las nanocintas a través del mecanismo de vapor-líquido-sólido (VLS). A continuación, estamos pensando en controlar las estructuras de borde de las nanocintas, otra forma de modificar sus propiedades electrónicas “.

Dos universidades y científicos de laboratorios nacionales contribuyeron a la investigación que respalda los estudios de las propiedades de los materiales sintetizados en HRI-US, que incluyen:

El Dr. Baichang Li, el Dr. Yang Liu y el Prof. James Hone, del Departamento de Ingeniería Mecánica y del Centro de Ciencia e Ingeniería de Investigación de Materiales (MRSEC) de la Universidad de Columbia, estudiaron las propiedades electrónicas del material.
El Dr. Jincheng Lei, el Dr. Ksenia V. Bets y el Prof. Boris I. Yakobson, del Departamento de Ciencia de Materiales y Nano Ingeniería de la Universidad de Rice, proporcionaron estudios teóricos sobre el crecimiento del material.
El Dr. Xiahan Sang y el Dr. Raymond R. Unocic, del Centro de Ciencias de Materiales Nanofásicos, Laboratorio Nacional de Oak Ridge, realizaron la caracterización de la resolución atómica del material.
Emmanuel Okogbue, contribuyó a la síntesis de materiales mientras trabajaba como pasante en Honda Research Institute USA.