Resuelven el enigma de lo que se traen entre manos dos materiales inverosímiles juntos

Durante años, los investigadores han desarrollado finas películas de telururo de bismuto (Bi₂Te₃), que convierte el calor en electricidad o la electricidad en frio, en la parte superior de arseniuro de galio (GaAs) para crear dispositivos de enfriamiento para electrónica. Pero, aunque se sabía que se podía hacer, no se sabía muy bien como, porque la estructura atómica de estos inverosímiles materiales no parece ser compatible Ahora, investigadores de la NCSU han resuelto el misterio.

Se ha usado la tecnología más puntera para resolver un misterio presente desde hace años, y ahora que se sabe lo que está ocurriendo, se pueden realizar investigaciones para poner a punto la interfaz de estos materiales para desarrollar mecanismos más eficientes en la conversión de la electricidad para refrigeración o calor en electricidad. En última instancia, esto podría tener aplicaciones en una amplia gama de dispositivos electrónicos.

Para estudiar el fenómeno, los investigadores tuvieron que crear finas películas a escala nanométrica en un sustrato o base de GaAs. Primero, se coloca el GaAs en una cámara de deposición de vapor. Las moléculas que contienen bismuto y telururo se introducen a continuación en la cámara, donde reaccionan unas con otras, y crecen en una estructura cristalina de Bi₂Te₃ en la superficie del GaAs.

Usando avanzada tecnología de espectroscopía de rayos-x “Super-X” en conjunto con un microscopio electrónico de barrido por transmisión con corrección de aberraciones, los investigadores fueron capaces de determinar lo que vinculaba el Bi₂Te₃ al GaAs, y que no era lo esperado. Descubrieron que cuando las moléculas de telururo se introducen en la cámara de deposición de vapor, el teluro reacciona con el sustrato de GaAs para crear una nueva capa de superficie de teto create a new surface layer of teluro de galio, cuyo grosor es de una sola molécula. A continuación, el Bi₂Te₃ formó una fina película en la parte superior de esa nueva capa de superficie. Ya que el telurio de galio no reacciona con el Bi₂Te₃, el equipo de investigación sabía que el enlace químico no podría mantenerlos juntos. En su lugar, las dos capas se mantuvieron juntas por la fuerza débil de los enlaces de van der Waals, lo que significa que los materiales se mantienen juntos por fuerzas electrónicas débiles.

Via NCSU