Молибденит – нов материал с удивителни свойства
Молибденитът (мolybdenite) – минерал, който в момента се ползва като средство за смазване, се оказва, че има изключителни електронни свойства, когато се използва във вид на двуизмерни ленти. Изследователи от Швейцария са изработили дигитални транзистори с изключителни характеристики от тази форма на молибденита. Ако се използва под тази форма, минералът би могъл да допринесе за разработването на по-ефективни гъвкави соларни клетки, електронни устроства и дигитални микропроцесори.
Подобно на графена, форма на въглерода с „едноатомна“ дебелина, „двуизмерният“ молибденит има електрически и оптични свойства, които далеч надвишават тези на „триизмерните“ форми на материала. Молибденитът е относително евтин минерал – молибденов дисулфид, има слоеста структура, която доста напомня графита.
Изследователски екип начело с Andras Kis от École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) е изработил молибденитови транзистори чрез методи, използвани в ранните етапи на изследване на графена. Те разтрошили кристали от молибденит и ги поставили между ленти, като постепенно отделяли слой след слой, докато останали „листи“ с дебелина от само три атома. След това те пренесли молибденитовите „листи“ върху субстрат, добавили слой от изолатор и чрез стандартна литография добали анод и катод и получили транзистор. Според Kis получените транзистори имат сходни свойства с тези, изработени с графенови наноленти.
След като Andre Geim и Kostya Novoselov демонстрираха възможностите на графена през 2004 година ( Нобелова награва за 2010 г.) има истински бум на интереса към двуизмерните материали. Въпреки че на повечето от тях се гледа повече като на куриози, получените резултати за молибденита вероятно ще станат причина за нов бум на изследвания в тази насока.
Най-вече защото молибденитът е полупроводник, което означава, че той притежава отделни нива за електроните, на които те да „прескачат“ – свойство, известно като bandgap. Това е ключова характеристика за всеки материал, който се използва в транзисторите. За да се създаде bandgap при графена, той трябва да се „нареже“ на ленти, което е сложен процес и може да доведе до загуба на някои от другите му свойства.
Първоначално за графена се считаше, че може да замени силиция в дигиталните логически схеми – сърцето на съвременните микропроцесори. Но понеже е толкова трудно той да се превърне в полупроводник, е ясно, че ще се търсят приложения в други области, като например супербързи аналогови схеми, като използваните в радарите и телекомуникациите. В същото време свойствата на молибденита обещават широко приложение в соларните клетки, светодиодите и други оптико-електронни устройства.
