En slutförde en serie teoretiska beräkningar för att förutsäga dess egenskaper med hjälp av ett massivt datacenter. Den andra odlade den i bulk innan han vaxade sina atom-tunna morrhår med hjälp av tejp.

Tillsammans, Kemister från University of Nebraska-Lincoln Xiao Cheng Zeng och Alexander Sinitskii har visat att en förening som kallas titantrisulfid kan växa framåt i tvådimensionella material som blir allt populärare bland mikroelektronikdesigners.

Ökningen av 2-D-material-ark som inte var mer än några atomer tjocka-började med demonstrationen av grafen 2004, som förblir det starkaste och tunnaste material som är känt.

Zeng och Sinitskii har publicerat två senaste studier som visar att titantrisulfid inte bara jämförs med grafen, men också fosforen och molybdendisulfid-andra 2-D-material som har visat stort lovande för elektroniska applikationer.

"Det fanns inget intresse för egenskaperna hos fålagers titantrisulfid förrän nu, "sa Zeng, en professor i kemi vid Ameritas universitet. "Vi var bland de första som tittade på dem, och vi har varit mycket glada över det vi har sett. "

Zengs teoretiska studie avslöjade att 2-D titantrisulfid har potential att transportera elektroner snabbare än fosfor och molybdendisulfid. Denna "elektronmobilitet" hjälper till att diktera hastigheten på transistorer, enheterna som styr elektrisk ström och förstärker elkraft inom teknik som sträcker sig från mobiltelefoner till rymdfarkoster.

Transistorer utgör också kärnan i halvledare, som snabbt växlar mellan ett strömledande "på" -tillstånd och strömisolerande "av" -tillstånd för att representera 1:orna och 0:orna för digital databehandling.

Graphene har oöverträffad konduktivitet, men avgörande saknar den kvalitet som kan stänga av den:ett bandgap, som beskriver energin som är nödvändig för att elektroner ska hoppa från sina nära banor runt atomer till ett yttre "ledningsband" som främjar konduktivitet.

Zeng och Sinitskii fann att titantrisulfid har ett måttligt bandgap som närmar sig det som finns i halvledarfavoritkisel, vilket gör den idealisk för på/av -omkoppling som uppskattas i sådana enheter. Materialet ger också en stor skillnad mellan "på" och "av" förhållanden, vilket hjälper till att skilja mellan resulterande 1:or och 0:or.

Materialets bandgap gör det också möjligt att absorbera elementära ljuspartiklar som kallas fotoner från de flesta av solens emissionsspektrum. På grund av detta, titantrisulfid kan också vara användbart i solcellsdesigner, Sa Sinitskii.

Sinitskii, en biträdande professor i kemi, följde upp Zengs teoretiska beräkningar genom att kombinera titan och svavel för att bilda ett block av titantrisulfid. Han använde sedan tejp för att riva av mikroskopiska morrhår av föreningen på samma sätt som pionjärerna för grafen gjorde med grafit för mer än ett decennium sedan.

Sinitskii gjorde dessa morrhår till transistorer och ledde prestandatesterna som bekräftade hans kollegas arbete.

"Som teoretiker, Jag vill alltid förutspå något, "Zeng sa." Drömmen för oss är att någon gör det i laboratoriet.

"Jag kunde inte låta bli att berätta för Alex. Han är en av de ledande experterna i världen när det gäller att göra tvådimensionella material, och han gjorde det bara ett par månader efter (jag frågade honom). "

Sinitskii sa att 2-D-föregångarna till titantrisulfid borde hjälpa till att påskynda sitt teams ansträngningar att studera och förbättra det.

"När människor började arbeta med enheter baserade på grafen, det första tvådimensionella materialet, allt var nytt, "sa han." Forskare studerade hur olika parametrar påverkar enhetens prestanda. När de började arbeta med andra 2-D-material, kunskapen från grafenforskning var mycket användbar.

"I vårat fall, vi är faktiskt ganska bra, eftersom vi kan lära oss mycket av de tidigare studierna och tillämpa förkunskaper för att göra bättre transistorer av titantrisulfid. "

Zengs senaste studie, publicerad i tidningen Angewandte Chemie International Edition , skrevs tillsammans med postdoktor Jun Dai. Forskarna utförde sina beräkningar genom UNL:s Holland Computing Center.

Den Sinitskii-ledda studien dök upp i tidningen Nanoskala .