Three University of California, Riverside -ingenjörer är en del av teamet som nyligen tilldelades nästan 1,7 miljoner dollar bidrag från National Science Foundation för att karakterisera, analysera och syntetisera en ny klass av ultratunna filmmaterial som kan förbättra prestanda för personlig elektronik, optoelektroniska enheter och energiomvandlingssystem.

Teamet leds av Alexander Balandin, University of California Presidential Chair in Electrical and Computer Engineering och grundare av materialvetenskapliga och tekniska programmet vid UC Riversides Bourns College of Engineering. Andra medlemmar i teamet är Roger Lake, en professor vid UC Riverside, Alexander Khitun, en forskningsprofessor vid UC Riverside, och Tina Salguero, en biträdande professor vid University of Georgia.

Projektet riktar sig mot en ny materialklass, kallade van der Waals -material, och heterostrukturer implementerade med sådana material. De ultratunna materialen kan bestå av bara ett atomplan, vilket förklarar termen "tvådimensionella" material. Projektet kommer att undersöka nya elektriska, optisk, och termiska fenomen i sådana material och heterostrukturer.

Forskningen förväntas producera nya tekniker för syntes av material och möjliggöra praktiska tillämpningar av ultratunna filmmaterial i elektroniska switchar, optiska detektorer, informationsbehandling med låg effekt och direkt energiomvandling. De nya enheterna som implementerats med de ultratunna filmerna av van der Waals-material har potential för hög hastighet och låg energiförlust.

Intresset för tvådimensionella material stimulerades av framgången för det ultimata tvådimensionella materialet som kallas grafen-ett enda atomplan av kolatomer. Grafenforskningsaktiviteter resulterade i observation av nya intressanta fysiska fenomen och ledde till många förslag på grafens praktiska tillämpningar, inklusive att förbättra prestandan för allt från smarttelefon till batterier till tennisracketar.

Elektrisk och termisk ledning i grafen skiljer sig väsentligt från den i konventionella bulk tredimensionella material. Den ovanligt höga värmeledningsförmågan hos grafen upptäcktes vid UC Riverside av en grupp ledd av Balandin. Den enastående värmeledningsegenskapen hos detta tvådimensionella material hittar för närvarande sin väg till praktiska tillämpningar inom termisk hantering.

Varje medlem i det NSF-finansierade teamet kommer att täcka olika aspekter av forskning och tillämpning av van der Walls-material.

Balandin kommer att genomföra materialkarakterisering, tillverkning och experimentell testning av nanodatorer, Lake kommer att utföra den första huvudteoretiska analysen och datasimulering av egenskaperna hos nya material och enheter. Khitun kommer att designa kretsar och system baserade på tvådimensionella material och atomära heterostrukturer. Salguero kommer att syntetisera nya material med hjälp av kemiska metoder.