Investigación
Un interruptor térmico para la optoelectrónica del futuro: cómo un cristal ferroeléctrico controla la luz y la carga en materiales 2D
Figura ilustrativa de una capa de MoS2 cuya luminiscencia se ve afectada notablemente por los cambios térmicos cuando se deposita sobre SBN
Investigadores/as de la Universidad Autónoma de Madrid han logrado controlar la emisión de luz y la densidad de electrones en una capa atómica de disulfuro de molibdeno (MoS₂), utilizando un cristal ferroeléctrico especial como sustrato. Este avance abre nuevas posibilidades para dispositivos electrónicos reconfigurables y sensores inteligentes.
El MoS₂, un material bidimensional con propiedades semiconductoras, es una de las estrellas emergentes en el mundo de la nanoelectrónica. Pero su verdadero potencial se desata cuando se combina con otros materiales inteligentes. En este estudio, los científicos/as colocaron una monocapa de MoS₂ sobre un cristal de Sr₀.₆₁Ba₀.₃₉Nb₂O₆ (SBN), un tipo de ferroeléctrico relaxor, y observaron cómo cambiaban sus propiedades ópticas y electrónicas con la transición de fase del sustrato.
El SBN tiene una característica única: su transición de fase de ferroeléctrico a paraeléctrico no ocurre de forma abrupta, sino de manera gradual entre los 30 y 90 °C. Durante esta transición, desaparece la polarización espontánea del cristal, lo que altera el equilibrio de cargas en la interfaz con el MoS₂. ¿El resultado? Un aumento notable en la intensidad de la fotoluminiscencia (la luz que emite el material) y una modulación reversible de la densidad electrónica.
¿Por qué es importante?
Control sin contacto: No se necesitan cables ni campos eléctricos externos. Solo con cambiar la temperatura, se puede ajustar la cantidad de electrones en el MoS₂.
Reversibilidad e histéresis: El efecto es reversible y presenta histéresis, es decir, el comportamiento depende de si se está calentando o enfriando. Esto es útil para memorias electrónicas o sinapsis artificiales.
Estabilidad estructural: A pesar de los cambios electrónicos, la estructura del MoS₂ permanece intacta, lo que garantiza la fiabilidad del dispositivo.
Aplicaciones futuras
Este descubrimiento podría aplicarse en sensores térmicos inteligentes, dispositivos optoelectrónicos reconfigurables, memorias no volátiles o sistemas neuromórficos (que imitan el funcionamiento del cerebro).
Los detalles del trabajo se recogen en el siguiente enlace de The Royal Society of Chemistry.
D. Hernández-Pinilla et al., Electron density modulation in monolayer MoS₂ through the phase transition of a relaxor ferroelectric substrate, Materials Horizons (2025).