# Monocapes de dicalcogenur de metalls de transició

Les monocapes de dicalcogenur de metalls de transició (amb acrònim anglès TMD o TMDC) són semiconductors atòmicament prims del tipus MX₂, amb M un àtom de metall de transició (Mo, W, etc.) i X un àtom de calcogen (S, Se o Te). Una capa d'àtoms M es troba entre dues capes d'àtoms X. Formen part de la gran família dels anomenats materials 2D, anomenats així per emfatitzar la seva extraordinària primesa. Per exemple, una monocapa MoS₂ només és de 6,5 Å gruixuda. La característica clau d'aquests materials és la interacció d'àtoms grans a l'estructura 2D en comparació amb els dicalcogenurs de metalls de transició de la primera fila, per exemple, WTe₂ presenta una magnetoresistència i una superconductivitat gegants anòmales.
El descobriment del grafè mostra com sorgeixen noves propietats físiques quan un cristall a granel de dimensions macroscòpiques s'aprima fins a una capa atòmica. Igual que el grafit, els cristalls a granel de TMD estan formats per monocapes unides entre si per atracció de van-der-Waals. Les monocapes TMD tenen propietats clarament diferents de les del grafè semimetall:
* Les monocapes TMD MoS₂, WS₂, MoSe₂, WSe₂, MoTe₂ tenen una banda intercalada directa i es poden utilitzar en electrònica com a transistors i en òptica com a emissors i detectors.
* L'estructura cristal·lina de monocapa TMD no té centre d'inversió, la qual cosa permet accedir a un nou grau de llibertat de portadors de càrrega, és a dir, l'índex k-vall, i obrir un nou camp de la física: valleytronics
* El fort acoblament gir-òrbita a les monocapes TMD condueix a una divisió gir-òrbita de centenars de meV a la banda de valència i uns quants meV a la banda de conducció, que permet controlar l'espín de l'electró ajustant l'energia del fotó làser d'excitació i maneig.
* La naturalesa 2D i l'acoblament d'òrbita gir alt en capes de TMD es poden utilitzar com a materials prometedors per a aplicacions espintròniques.
El treball sobre les monocapes TMD és un camp emergent de recerca i desenvolupament des del descobriment de la banda buida directa i les aplicacions potencials en electrònica i física de vall. Els TMD sovint es combinen amb altres materials 2D com el grafè i el nitrur de bor hexagonal per fer heteroestructures de van der Waals. Aquestes heteroestructures s'han d'optimitzar per ser utilitzades possiblement com a blocs de construcció per a molts dispositius diferents com ara transistors, cèl·lules solars, LED, fotodetectors, piles de combustible, dispositius fotocatalítics i sensors. Alguns d'aquests dispositius ja s'utilitzen a la vida quotidiana i poden ser més petits, més barats i més eficients mitjançant l'ús de monocapes TMD.

## Referències

* 1 2 Radisavljevic, B.; Radenovic, A.; Brivio, J.; Giacometti, V.; Kis, A. Nature Nanotechnology, 6, 3, 2011, pàg. 147–50. Bibcode: 2011NatNa...6..147R. DOI: 10.1038/nnano.2010.279. PMID: 21278752.
* ↑ Eftekhari, A. Journal of Materials Chemistry A, 5, 35, 2017, pàg. 18299–18325. DOI: 10.1039/C7TA04268J.
* 1 2 Lopez-Sanchez, O.; Lembke, D.; Kayci, M.; Radenovic, A.; Kis, A. Nature Nanotechnology, 8, 7, 2013, pàg. 497–501. Bibcode: 2013NatNa...8..497L. DOI: 10.1038/nnano.2013.100. PMID: 23748194.
* ↑ Splendiani, A.; Sun, L.; Zhang, Y.; Li, T.; Kim, J. Nano Letters, 10, 4, 2010, pàg. 1271–5. Bibcode: 2010NanoL..10.1271S. DOI: 10.1021/nl903868w. PMID: 20229981.
* ↑ Sundaram, R. S.; Engel, M.; Lombardo, A.; Krupke, R.; Ferrari, A. C. Nano Letters, 13, 4, 2013, pàg. 1416–1421. arXiv: 1211.4311. Bibcode: 2013NanoL..13.1416S. DOI: 10.1021/nl400516a. PMID: 23514373.
* ↑ Rycerz, A.; Tworzydło, J.; Beenakker, C. W. J. Nature Physics, 3, 3, 2007, pàg. 172–175. arXiv: cond-mat/0608533. Bibcode: 2007NatPh...3..172R. DOI: 10.1038/nphys547.
* ↑ Cao, T.; Wang, G.; Han, W.; Ye, H.; Zhu, C. Nature Communications, 3, 6, 2012, pàg. 887. arXiv: 1112.4013. Bibcode: 2012NatCo...3E.887C. DOI: 10.1038/ncomms1882. PMC: 3621397. PMID: 22673914.
* ↑ Mak, K. F.; He, K.; Shan, J.; Heinz, T. F. Nature Nanotechnology, 7, 8, 2012, pàg. 494–8. arXiv: 1205.1822. Bibcode: 2012NatNa...7..494M. DOI: 10.1038/nnano.2012.96. PMID: 22706698.
* ↑ Zeng, H.; Dai, J.; Yao, W.; Xiao, D.; Cui, X. Nature Nanotechnology, 7, 8, 2012, pàg. 490–3. arXiv: 1202.1592. Bibcode: 2012NatNa...7..490Z. DOI: 10.1038/nnano.2012.95. PMID: 22706701.
* ↑ Reyes-Retana, J.A.; Cervantes-Sodi, F. Scientific Reports, 6, 2016, pàg. 24093. Bibcode: 2016NatSR...624093R. DOI: 10.1038/srep24093. PMC: 4837337. PMID: 27094967.
* ↑ Sallen, G.; Bouet, L.; Marie, X.; Wang, G.; Zhu, C.R. Physical Review B, 86, 8, 2012, pàg. 3–6. arXiv: 1206.5128. Bibcode: 2012PhRvB..86h1301S. DOI: 10.1103/PhysRevB.86.081301.
* ↑ Husain, Sajid; Kumar, Abhishek; Kumar, Prabhat; Kumar, Ankit; Barwal, Vineet Physical Review B, 98, 18, 2018, pàg. 180404. Bibcode: 2018PhRvB..98r0404H. DOI: 10.1103/PhysRevB.98.180404.
* ↑ Husain, Sajid; Gupta, Rahul; Kumar, Ankit; Kumar, Prabhat; Behera, Nilamani Applied Physics Reviews, 7, 4, 01-12-2020, pàg. 041312. Bibcode: 2020ApPRv...7d1312H. DOI: 10.1063/5.0025318.
* ↑ Splendiani, A.; Sun, L.; Zhang, Y.; Li, T.; Kim, J. Nano Letters, 10, 4, 2010, pàg. 1271–5. Bibcode: 2010NanoL..10.1271S. DOI: 10.1021/nl903868w. PMID: 20229981.
* ↑ Briggs, Natalie; Subramanian, Shruti; Lin, Zhong; Li, Xufan; Zhang, Xiaotian 2D Materials, 6, 2, 2019, pàg. 022001. Bibcode: 2019TDM.....6b2001B. DOI: 10.1088/2053-1583/aaf836.
* ↑ Radisavljevic, B.; Radenovic, A.; Brivio, J.; Giacometti, V.; Kis, A. Nature Nanotechnology, 6, 3, 2011, pàg. 147–50. Bibcode: 2011NatNa...6..147R. DOI: 10.1038/nnano.2010.279. PMID: 21278752.
* ↑ Cao, T.; Wang, G.; Han, W.; Ye, H.; Zhu, C. Nature Communications, 3, 6, 2012, pàg. 887. arXiv: 1112.4013. Bibcode: 2012NatCo...3E.887C. DOI: 10.1038/ncomms1882. PMC: 3621397. PMID: 22673914.
* ↑ Mak, K. F.; He, K.; Shan, J.; Heinz, T. F. Nature Nanotechnology, 7, 8, 2012, pàg. 494–8. arXiv: 1205.1822. Bibcode: 2012NatNa...7..494M. DOI: 10.1038/nnano.2012.96. PMID: 22706698.
* ↑ Zeng, H.; Dai, J.; Yao, W.; Xiao, D.; Cui, X. Nature Nanotechnology, 7, 8, 2012, pàg. 490–3. arXiv: 1202.1592. Bibcode: 2012NatNa...7..490Z. DOI: 10.1038/nnano.2012.95. PMID: 22706701.
* ↑ «2-D materials enhance a 3-D world» (en anglès). phys.org, 10-01-2017.
* ↑ Nealon, Cory. «This 'nanocavity' may improve ultrathin solar panels, video cameras and more» (en anglès). phys.org, 13-05-2016.