Utilizado de esta manera, el mineral parece tener un uso prometedor para células solares flexibles más eficientes, electrónica, o microprocesadores digitales de alto rendimiento.
De la misma forma que ocurre con el grafeno, una forma de carbono de sólo un átomo de espesor, la molibdenita en "dos dimensiones" tiene unas propiedades eléctricas y ópticas mucho mejores que las de las formas tridimensionales del material.
Los investigadores, dirigidos por Andras Kis en la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), fabricaron transistores de molibdenita utilizando unos métodos ya utilizados en las primeras etapas de investigación del grafeno. La molibdenita, un mineral de disulfuro de molibdeno relativamente barato, presenta una estructura en capas similar a la del grafito natural. El grupo de Kis aplastó unos cristales de molibdenita entre unos trozos de cinta doblados, quitando una capa tras otra hasta que todo lo que quedó fueron hojas de un solo átomo de espesor. Seguidamente, depositó las hojas de molibdenita sobre un substrato, agregó una capa de material aislante, y se utilizó la técnica de litografía estándar para añadir los electrodos de alimentación y de drenaje y una puerta para fabricar el transistor. Eso ya había sido hecho anteriormente por otros investigadores, pero éstos no obtuvieron buenos resultados. Kis afirma que los transistores de molibdenita tienen una movilidad eléctrica comparable a otros similares fabricados con nanocintas de grafeno.
Después que en 2004 Andre Geim y Kostya Novoselov demostraran cuán prometedor era el grafeno, hazaña que les ganó el Premio Nobel en 2010, hubo una explosión del interés en la fabricación y la investigación de otros materiales de dos dimensiones. Sin embargo, el grafeno se consideraba el más prometedor de todos, y los otros materiales llegaron a ser visto como una curiosidad, explica James Hone, profesor de ingeniería mecánica de la Universidad de Columbia. Hone formó parte del grupo que demostró que el grafeno es el material más resistente jamás estudiado. Hone, quien no está afiliado con los investigadores de la EPFL, espera que sus resultados generen un nuevo interés en otros materiales de dos dimensiones, y en la molibdenita en particular. "Este es un resultado muy prometedor que nos hará estudiar este material con más atención para determinar cómo podemos conseguir sacarle un mejor rendimiento", afirma él.
Es importante destacar que, la molibdenita es un semiconductor, lo que significa que proporciona niveles discretos de energía de los electrones para que los electrones salten—propiedad conocida como la banda prohibida. Esto es clave para cualquier material utilizado en un transistor digital. El grafeno no dispone de banda prohibida, y para dársela, los investigadores tienen que cortar una capa en tiras, lo que es complejo y puede llevar a la degradación de otras propiedades del grafeno. "Hay que trabajar muy duro para abrir una banda prohibida en el grafeno," afirma James Tour, profesor de química e ingeniería informática de la Universidad Rice.
Inicialmente,el grafeno se consideró como un material que podría sustituir al silicio en los circuitos lógicos digitales, el tipo de circuitos se encuentran actualmente en el núcleo de los microprocesadores. Sin embargo, como convertirlo en un semiconductor es algo tan difícil, cada vez se está viendo más claro que el grafeno tiene una aplicación más prometedora en otras cosas, por ejemplo, en súper circuitos analógicos, el tipo de circuitos utilizadas para las telecomunicaciones y los radares, explica Phaedon Avouris, quien lidera el grupo de desarrollo de la electrónica del grafeno en IBM. La banda prohibida de la molibdenita es particularmente prometedora para las células solares, los LED y otros dispositivos electroópticos.
nSin embargo, esto no es suficiente para que un material tenga un uso prometedor para la lógica digital, advierte Avouris. Las propiedades de la molibdenita tienen que ser mucho mejor conocidas para que la industria electrónica se pueda entusiasmar con ella, señala él. Los investigadores también tendrán que demostrar, por ejemplo, que la molibdenita tiene las propiedades necesarias para ampliar significativamente las señales eléctricas. "Es demasiado pronto para determinar realmente cuán prometedora es como material," avisa Avouris.
Incluso antes que el prometedor uso de la molibdenita para microprocesadores de alto rendimiento sea probado—o refutada—los investigadores esperan encontrar otros usos para ella. "Se pueden comprar toneladas de este material", indica Hone. Él señala que trabajarán en la fabricación de suspensiones líquidas de hojas de molibdenita, lo que podría ser práctico para fabricar células solares flexibles y otros dispositivos electrónicos—el método manual de pelado que Kis utilizó no es práctico para la fabricación de grandes volúmenes de dispositivos. "Por lo general, la electrónica flexible utiliza polímeros, pero la molibdenita sería más estable", predice él.
Kis espera que sus resultados animarán a los químicos a trabajar en el problema de la producción de hojas de molibdenita, de la misma forma que el trabajo de Geim y Novoselov animó a la gente a trabajar en métodos de obtención de grandes cantidades de grafeno. "Para que un material sea prometedora para la industria, es necesario disponer de un método de síntesis a gran escala", afirma Avouris. "Es el mismo problema que había en el principio con el grafeno."
Tour opina que los resultados de Kis sí motivaran a los ingenieros químicos a entrar y trabajar con la molibdenita. Él señala que los primeros experimentos con el grafeno no demostraron realmente cuán prometedor era—los investigadores no sabían cómo trabajar con él. Después de años de trabajo con el grafeno, los químicos deberían estar en mejores condiciones para trabajar con la molibdenita. "Ya se tiene una idea de cómo manejar la situación. Esta investigación se verá muy beneficiada por el trabajo que hemos estado haciendo con el grafeno," afirma Tour.