(Noticias de Nanowerk) Científicos de la Universidad de Manchester han desarrollado un método novedoso pero simple para fabricar pilas verticales de capas alternas de superconductor y aislante de disulfuro de tantalio (TaS2). Los hallazgos de un equipo dirigido por el profesor Rahul Nair podrían acelerar el proceso de fabricación de tales dispositivos, conocidos como heteroestructuras de van der Waals, con aplicaciones en transistores de alta movilidad, fotovoltaica y optoelectrónica.
Las heteroestructuras de Van der Waals son muy buscadas porque exhiben muchas propiedades únicas y útiles que no se encuentran en los materiales naturales. En la mayoría de los casos, se fabrican apilando manualmente una capa encima de la otra en un proceso que requiere mucho tiempo y mano de obra.
Publicado en la revista nano letras («Superconductor alternado y monocapas de onda de densidad de carga dentro de Bulk 6R-TaS2‘), el estudio, dirigido por investigadores del Instituto Nacional del Grafeno (NGI), describe la síntesis de una heteroestructura de van der Waals a granel compuesta por capas atómicas alternas de 1T y 1H TaS2.
1T y 1H TaS2 son diferentes polimorfos (materiales con la misma composición química pero con una variación en la disposición atómica) de TaS2 con propiedades completamente diferentes: el primero aislante, el segundo superconductor a bajas temperaturas.
La nueva heteroestructura se obtuvo mediante la síntesis de 6R TaS2 (un tipo raro de TaS2, con estructura en capas alterna de 1T y 1H) a través de un proceso de alta temperatura (800 °C) conocido como «transición de fase». Debido a su estructura inusual, este material muestra la coexistencia de ondas de superconductividad y densidad de carga, un fenómeno muy raro.
dr. Amritroop Achari, quien dirigió el experimento, dijo: “Nuestro trabajo presenta un nuevo concepto en el diseño de heteroestructuras a granel. La nueva metodología permite la síntesis directa de heteroestructuras a granel de 1T-1H TaS2 por una transición de fase de un 1T TaS fácilmente disponible2. Creemos que nuestro trabajo trae avances significativos tanto en ciencia como en tecnología”.
El trabajo se llevó a cabo en colaboración con científicos del centro de excelencia NANOlab de la Universidad de Amberes, Bélgica. Su análisis de microscopía electrónica de barrido de alta resolución demostró inequívocamente la estructura de heterocapa alterna 1T-1H de 6R TaS2 por primera vez y allanó el camino para la interpretación de los resultados.
El profesor Milorad Milošević, investigador principal de la Universidad de Amberes, comentó: «Esta demostración de una estructura de capa superconductora aislante alterna en 6R TaS2 abre una plétora de preguntas intrigantes relacionadas con el comportamiento anisotrópico de este material en corrientes y campos magnéticos aplicados, la física emergente de Josephson, la emisión de terahercios, etc. en analogía con los cupratos a granel y los superconductores a base de hierro”.
Por lo tanto, los resultados podrían tener implicaciones de gran alcance para la comprensión de la superconductividad 2D, así como para el desarrollo adicional de materiales avanzados para dispositivos basados en uniones de terahercios y Josephson, una piedra angular de la tecnología cuántica de segunda generación.
