Pesquisadores criam tecnologia para melhorar dispositivos eletrônicos

Pesquisadores do Grupo de Óptica do Instituto de Física de São Carlos da Universidade de São Paulo (IFSC-USP), em colaboração com cientistas da École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL, Suíça), descobriram uma forma inovadora de melhorar o desempenho de materiais bidimensionais, no caso o dissulfeto de molibdênio (MoS2).

O estudo, financiado pela FAPESP e publicado na revista ACS Nano, pode abrir caminho para novas tecnologias no futuro.

O MoS2 bidimensional é um material semicondutor que tem atraído grande interesse por causa de suas propriedades eletrônicas, ópticas e mecânicas únicas. Uma das aplicações mais promissoras é em eletrônica flexível e de baixo consumo de energia, onde o dissulfeto de molibdênio pode ser utilizado como um semicondutor em transistores de efeito de campo (FETs) de alta eficiência. Além disso, sua estrutura atômica fina e alta sensibilidade à superfície o tornam ideal para sensores químicos e biológicos, capazes de detectar moléculas específicas com alta precisão.

No entanto, ele apresenta um desafio: sua fina espessura faz com que absorva pouca luz, o que pode limitar sua aplicação em determinadas áreas, como telas de celulares e sensores ópticos.

Para superar esse problema os pesquisadores testaram uma solução que combina o MoS2 com estruturas de ouro em escala nanométrica. O resultado surpreendeu a equipe, já que, ao colocar o MoS2 sobre essas estruturas metálicas, o material passou a ter um desempenho muito melhor. Sua capacidade de interagir com a luz e de conduzir eletricidade foi aprimorada, tornando-o promissor para a criação de novas tecnologias.

Para o professor Euclydes Marega Junior, docente do IFSC-USP e um dos autores da pesquisa, o que se descobriu foi que, ao posicionar o dissulfeto de molibdênio sobre pequenas aberturas em superfícies de ouro, ele se adapta ao formato da superfície. Esse ajuste altera a maneira como o material conduz eletricidade e absorve luz, tornando-o mais eficiente. Além disso, a interação entre o MoS2 e o ouro gera um efeito que permite um controle mais preciso sobre suas propriedades eletrônicas.

Outro ponto importante da descoberta, segundo Marega Junior, é que a maneira como a luz incide sobre o material influencia seu funcionamento. Isso significa que, dependendo da forma como a luz é direcionada, o MoS2 pode responder de maneiras diferentes, o que pode ser explorado para criar sensores mais avançados e dispositivos que funcionem com base em diferentes tipos de radiação.

“O artigo publicado é parte de nossa colaboração com a EPFL, da Suíça, parceria que mantemos desde 2019. Esta é nossa primeira publicação conjunta dentro dessa colaboração, em que combinamos os conhecimentos dos dois grupos. Nosso grupo de pesquisa tem investigado a interação da radiação com a matéria em nanoescala há mais de uma década e conseguimos desenvolver estruturas híbridas envolvendo materiais bidimensionais em plasmônicas ocupacionais. Pretendemos fortalecer essa parceria por meio do intercâmbio de estudantes para projetos futuros”, destacou o professor à Assessoria de Imprensa do IFSC-USP.

O artigo Polarization-Dependent Plasmon-Induced Doping and Strain Effects in MoS2 Monolayers on Gold Nanostructures pode ser acessado em: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c13867.