مدار‌های تک اتمی ،دریچه ای بسوی دانش الکترونیک انعطاف پذیر
محققان رویای ساختن مدار‌های الکتریکی را دارند که کوچک، انعطاف‌پذیر و تنها چند اتم ضخامت داشته باشند. اما درست کردن چنین ورقه نازکی از دوبعدی در مقیاسی که برای تولید ابزار‌های قابل‌اعتماد الکترونیکی لازم است همواره یک چالش بزرگ محسوب شده است. حالا محققان مواد راهی جدید ابداع کرده‌اند که با کمک آن می‌توان یک لایه دوبعدی تشکیل‌شده از دسته‌ای امیدوارکننده از نیمه‌رساناها را روی لایه سیلیکونی به‌اندازه 10 سانتیمتر کشید. همه این‌ها در شرایطی ممکن شده است که این لایه همه خصوصیات موثر الکترونیکی را که در نمونه‌ها کوچک‌تر مشاهده شده بود، نشان می‌دهد. آن‌ها از این ورقه نازک برای ساختن صد‌ها ترانزیستور استفاده کردند و آزمایش‌ها نشان می‌دهد این ترانزیستور‌ها در 99 درصد موارد به‌درستی کار می‌کنند.
جورج دوسبرگ متخصص مواد از دانشگاه دوبلین و می‌گوید:«متخصصان زیادی ازجمله خود من تلاش می‌کنند تا این تک لایه‌ها را در این مقیاس بزرگ تولید کنند و به نظر می‌رسد این بار آن‌ها واقعاً موفق شده‌اند.» در تحقیق این نیمه‌رساناها به‌عنوان منتقل‌کننده فلزی دو کالکوژنی ( کالکوژن‌ها گروهی در جدول تناوبی هستند که از اکسیژن، گوگرد، سلنیم، تلوریم، پولونیم و لیورموریوم تشکیل‌شده‌اند. فلزات این گروه نرم بوده و همگی 6 الکترون ظرفیت دارند.» شناخته‌شده و به‌اختصار TMD نامیده می‌شود. یک تک لایه از TMD به‌اندازه 3 اتم ضخامت دارد و شامل لایه‌ای از اتم‌ها از خانواده‌ای است که منتقل‌کننده فلزی نامیده می‌شوند و شامل مولیبدنوم و تنگستن بوده و بین دولایه از فلزات کالکوژن پیچیده شده‌اند. این لایه‌ها شبیه نمونه کربن پایه‌شان که گرافن خوانده می‌شود، محکم، نازک، انعطاف‌پذیر بوده و رسانای الکترون هستند. اما برخلاف گرافن آن‌ها نیمه‌رسانا هستند، یعنی به‌آسانی می‌تواند خصوصیت رسانایی آن‌ها را خاموش و روشن کرد. بعید به نظر می‌رسد TDM هرگز بتوانند جایگزین مشهور‌ترین نیمه‌رسانای موجود یعنی سیلیکون شوند که برای چندین دهه است تولید آن ادامه دارد. اما آن‌ها می‌توانند فیلم‌هایی هزاران بار نازک‌تر از نمونه‌ها امروزی تشکیل دهند که از ورقه‌ها سیلیکونی تشکیل‌شده‌اند. این ورقه‌ها می‌توانند منجر به ساخت ترانزیستور‌ها، صفحات نمایش و آشکارگر‌های نور منعطف شوند.
یکی از مشکلات رایج در ساخت این ورقه‌های انعطاف‌پذیر و نازک این است که نتایج این کار معمولا خوب نیستند و روند زمان بری دارند. برای مثال TDM ها را می‌توان از بلوره‌های چندلایه استحصال کرد که بیشتر از گرافن کشیده شده از گرافیت تشکیل‌شده‌اند. به‌عنوان شیوه‌ای جایگزین این لایه‌ها را می‌توان اتم به اتم ساخت اما این روش هم مثل روش گرافن بیشتر از چندلایه اتم دارد و در سطح بزرگ قابل تشکیل نیست.
اما مقاله منتشرشده توسط «جویینگ پارک» و همکارانش از دانشگاه کرنل نیویورک در Nature نشان داد آن‌ها تکنیکی را ابداع کرده‌اند که اجازه می‌دهد از روش اتم به اتم برای ساخت لایه‌ای وسیع و تک اتمی استفاده کرد. آن‌ها در زمان 26 ساعت و در دمای 550 درجه سانتی‌گراد دو نوع مختلف از TDM را ساختند که اولی از دی سولفید مولیبدنیوم و دومی از دی سولفید تنگستن روی لایه‌ای سیلیکونی به قطر 10 سانتیمتر تشکیل‌شده بود. آن‌ها همچنین موفق به تولید لایه‌های متوالی شدند که توسط لایه‌ای از دی‌اکسید سیلیکون از هم جداشده‌اند و امکان ساخت مدار‌های سه‌بعدی کوچک و چگال را فراهم می‌کند که در آن‌ها اجزا به‌صورت عمودی قرار می‌گیرند. اما مهم‌ترین و خیره‌کننده‌ترین بخش این دست آورد امکان ساخت این صفحات در ابعاد بزرگ است. به‌این‌ترتیب می‌توان از آن‌ها برای ساخت صفحات نمایشگر قابل‌انعطاف و همین‌طور مدار‌های الکترونیکی منعطف استفاده کرد. همین‌طور این صفحات ویژگی‌هایی درست مشابه خصوصیات مدار‌های رایج و کردن الکترونیکی دارند. این دست آورد یکی از مهم‌ترین دست آورده‌ای جدید علم مواد و الکترونیک به شما می‌رود.
