Investigación
Un interruptor térmico para controlar la luz y los electrones en materiales 2D
Un equipo de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) ha logrado modular de forma reversible la emisión de luz y la densidad de electrones en un material bidimensional mediante un cristal ferroeléctrico especial. El hallazgo, publicado en Materials Horizons abre la puerta a sensores inteligentes, memorias no volátiles y dispositivos neuromórficos que imitan el cerebro.
epresentación esquemática de una monocapa de disulfuro de molibdeno (MoS₂) sobre un sustrato ferroeléctrico de niobato de estroncio y bario (SBN). El acoplamiento entre el calor, los campos ferroeléctricos (flechas blancas) y la luz incidente modifica las propiedades electrónicas del MoS₂, abriendo la posibilidad de controlar sus aplicaciones en nanoelectrónica y optoelectrónica / UAM
Un equipo de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) ha demostrado que es posible controlar al mismo tiempo la emisión de luz y la densidad de electrones en un material bidimensional de apenas un átomo de grosor: el disulfuro de molibdeno (MoS₂).
El estudio, publicado en Materials Horizons, combinó este material con un cristal ferroeléctrico de composición Sr₀.₆₁Ba₀.₃₉Nb₂O₆ (SBN), cuya transición de fase permite modificar de manera continua las propiedades del MoS₂.
El SBN es un ferroeléctrico relaxor, un tipo de material cuya transición —de ferroeléctrico a paraeléctrico— no ocurre de forma abrupta, sino gradualmente en un rango de 30 a 90 °C. Al desaparecer su polarización espontánea, cambia el equilibrio de cargas en la interfaz con el MoS₂. ¿El resultado? Un aumento notable de la fotoluminiscencia (la luz que emite el material) y una modulación reversible de la densidad electrónica.
Este control no requiere cables ni campos eléctricos externos: basta con variar la temperatura. Además, el efecto presenta histéresis —es decir, el comportamiento depende de si se está calentando o enfriando—, una característica muy útil para diseñar memorias electrónicas o sinapsis artificiales. Todo ello ocurre sin alterar la estructura del MoS₂, lo que garantiza la estabilidad del sistema.
Hacia nuevos dispositivos inteligentes
El trabajo confirma el potencial de los ferroeléctricos relaxores como plataformas reconfigurables para manipular materiales 2D, un campo emergente en la nanoelectrónica.
Según los autores, este enfoque podría aplicarse en el desarrollo de sensores térmicos inteligentes, dispositivos optoelectrónicos reconfigurables, memorias no volátiles o arquitecturas neuromórficas que imitan el funcionamiento del cerebro humano.
“Estos resultados muestran que es posible ajustar las propiedades electrónicas de un material bidimensional de manera reversible y estable, sin necesidad de contactos eléctricos ni esfuerzos mecánicos”, destacan los investigadores. “Es un paso importante hacia sistemas híbridos 2D-ferroeléctricos capaces de dar lugar a nuevas generaciones de dispositivos inteligentes”.
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Referencia bibliográfica:
Hernández‑Pinilla, D., Cachago Pillajo, D. P., Xia, Y. A., López‑Polín, G., Ramírez Herrero, M. O., & Bausá, L. E. (2025). Electron density modulation in monolayer MoS₂ through the phase transition of a relaxor ferroelectric substrate. Materials Horizons, 2025, 12, 6992 – 6999. https://doi.org/10.1039/D5MH00680E
Más información: UAM Gazette