Tvådimensionella ark av elektroniskt material, som grafen, visa löfte för praktiska nanoelektroniktillämpningar, inklusive transparenta elektroniska kretsar som används i elektroniska displayer. Molybdendisulfid (MoS2) är av särskilt intresse eftersom, till skillnad från metallisk grafen, det är halvledande, som kisel - halvledaren som ligger till grund för dagens datorteknik.

Nu, Yongqing Cai från A*STAR Institute of High Performance Computing i Singapore, med kollegor från Kina och USA, har räknat ut att genom att tillsätta väte till en MoS2-yta, områden av ytan kan omvandlas till metalliska "vägar". Dessa vägar kan transportera elektriska laddningar mellan olika områden av ett MoS2 nanoark, möjliggör tillverkning av integrerade elektroniska kretsar.

Datorchips kräver både halvledare och metaller. Halvledare (typiskt kisel) är grunden för elektroniska komponenter såsom transistorer, medan metaller (vanligen koppar eller guld) används för ledningar som transporterar elektriska laddningar runt ett chip. En fördel med att använda tvådimensionella ark som MoS2 är att halvledare och metaller kan integreras på samma ark, underlätta utvecklingen av datorchips i nanoskala.

För att detta ska bli verklighet, de halvledande egenskaperna hos en MoS2-plåt måste modifieras för att vissa områden av plåten ska kunna bli metalliska och därmed elektriskt ledande. Cai kallar dessa regioner "nanoroads". "Utformningen av ledande nanoroads på tvådimensionella nanoark - på ett sätt som inte äventyrar deras strukturella integritet - är avgörande för att transportera elektriska laddningar och för att skapa pålitliga, starkt ledande kanaler för nanoelektroniktillämpningar, " förklarar Cai.

MoS2 måste modifieras innan den kan leda elektricitet, eftersom det kräver ytterligare atomer för att kunna transportera elektriska laddningar. Forskarna simulerade effekterna av att tillsätta väteatomer till ytan av ett MoS2 -ark och fann att MoS2 kommer att bli metalliskt i områden där väteatomer binder till dess yta. De visade att tillsats av linjer eller kedjor av väteatomer till ytan skapade metallremsor. Forskarnas beräkningar visar att dessa remsor, eller nanovägar, är pålitliga elektriska ledare, och, viktigt, de skadar inte strukturen på de underliggande arken.

När det gäller praktiskt genomförande, Tekniken finns redan för att deponera väte på halvledarnanoskivor:väte har avsatts på andra tvådimensionella ark, inklusive grafen. Innan MoS2-ark kan användas för att producera komponenter som transistorer, en metod för att producera elektronbristiga regioner behöver utvecklas. När den här praktiska utmaningen har lösts, vägen kommer att vara öppen för att framgångsrikt använda MoS2 i integrerade elektroniska applikationer.