Suurte ja puhaste 2D-materjalide tootmine on tehtud lihtsaks: lihtsalt SUUDADA

01. juuni 2023 (Nanowerki uudised) Alates grafiidi kahemõõtmelise vormi avastamisest (nn graphene) peaaegu kakskümmend aastat tagasi huvi 2D materjalid oma eriliste füüsikaliste omadustega on hüppeliselt tõusnud. Kuulsalt toodeti grafeeni lahtise grafiidi koorimisel kleeplindi abil. Kuigi see oli Nobeli preemia saamiseks piisavalt hea, on sellel meetodil omad puudused. Rahvusvaheline pinnateadlaste meeskond on nüüdseks välja töötanud lihtsa meetodi suurte ja väga puhaste 2D-proovide valmistamiseks erinevatest materjalidest, kasutades kolme erinevat substraati.
Nende meetod, kineetiline ajakirjas kirjeldati in situ ühekihilist sünteesi (KISS). Täiustatud teadus ("Suure pindalaga 2D materjalide in situ koorimismeetod"). KISSi koorimise ja fotoemissiooni katse kunstiline kujutamine. 2D-materjal eraldatakse põhikristallist tugevama interaktsiooni tõttu substraadiga. UV-valgust kasutatakse elektronide fotokiirgamiseks, mis võimaldab uurida elektroonilist struktuuri elektrooniliste ribade otsese pildistamise teel, nagu on näha taustal. (Pilt: Antonija Grubišić-Čabo ja Dina Maniar, Groningeni ülikool)
2D-materjalidel on füüsikalised omadused, mida puistematerjal ei jaga. Selle üheks põhjuseks on laengukandjate suletus. Nende 2D materjalide tootmiseks on kaks võimalust: suurema kristalli koorimine või 2D kihi kasvatamine. Koorimine tähendab suuremalt kristallilt kihtide mahakoorumist, kuni alles jääb vaid üks kiht.
"See protsess on aeganõudev ja nõuab spetsiifilisi oskusi ja seadmeid," ütleb Groningeni ülikooli (Holland) pinnateadlane Antonija Grubišić-Čabo ja raamatu esimene autor. Täiustatud teadus paber. "Lisaks põhjustab see sageli väga väikeseid helbeid, samas kui kasutatav kleeplint võib nende pinnale jätta polümeere."
Teine lähenemisviis on 2D-filmide kasvatamine. See võimaldab toota suuri proove kontrollitud tingimustes. „Samas kulub sageli palju aega, et välja mõelda, kuidas selliseid 2D-materjale kasvatada. Ja protsessi tulemuseks ei ole alati täiuslik kiht, " ütleb Grubišić-Čabo. Koos viimase autori Maciej Dendzikiga pani ta kokku kolleegidest unistuste meeskonna, kellest paljud olid varem koos töötanud Århusi ülikoolis (Taani) doktorantidena, et töötada välja lihtne tehnika 2D-materjalide tootmiseks.
"Me teadsime mõnest katsest, kus puistematerjalide koorimiseks kasutati kuldkilesid. Kuid need viidi läbi peamiselt õhus, mis tähendab, et see tehnika ei sobi eriti õhutundlike materjalide või pinnateaduse jaoks.” Meeskond soovis tehnikat, mis võimaldaks toota õhutundlikke 2D materjale mitmesugustel aluspindadel. . Esimesel katsel kasutasid nad kõrgvaakumkambris kuldkristalli. "Põhimõtteliselt lõime kristalli puistematerjalile ja avastasime, et kullale on kleepunud kena 2D-kiht." Miks see juhtub, pole veel selge, kuid meeskond kahtlustab, et side kullaga on tugevam kui Van der Waalsi jõud, mis seda hoiab. hulgikristalli kihid kokku. See pilt näitab kineetilise in situ ühekihilise sünteesi (KISS) seadistust. Puistematerjal asetatakse löögi reguleerimiseks vedruga proovihoidjale (kollane nool). Seejärel surutakse see vastu kuldkristalli (sinise noole all olev veidi heledam rõngas). Pärast vabastamist kinnitatakse kullasubstraadile 2D-kiht. (Pilt: Antonija Grubišić-Čabo, Groningeni ülikool)
Nad on tuginenud sellele esimesele katsele, lisades lavale puistematerjaliga vedru, mis toimib amortisaatorina ja võimaldab seega paremini kontrollida kullakristalli lööki. Lisaks näitas meeskond, et nii hõbedat kui ka pooljuhtgermaaniumi saab kasutada substraadina 2D-materjalide eemaldamiseks.
"Kullakristallid on pinnateaduslike laborite standardvarustus, kus neid kasutatakse näiteks instrumentide kalibreerimiseks. Teadlastele ei meeldi neid kristalle kahjustada, kuid nendes katsetes seda ei juhtunud, " ütleb Grubišić-Čabo. "Ja me oleme sellest ajast alates muutnud protokolli, et kasutada ühekristallkulla õhukesi kilesid. Selle lisaeelis on see, et saame kulla lahustada, et saaksime 2D-proovi isoleerida, kui see on õhus või vedelikus stabiilne.
Neid eraldatud proove saab kasutada järgmises etapis: KISS-tehnikat kasutades toodetavatest 2D-materjalidest seadmete ehitamine. "See pole veel võimalik, kuid me töötame selle kallal," ütleb Grubišić-Čabo. „Nii et meil on tehnika väga puhtate ja suurte 2D-proovide valmistamiseks väga lihtsal viisil, mis võimaldab meil luua õhutundlikke 2D-materjale. Lisaks kasutab meie tehnika standardvarustust, mis on olemas peaaegu igas pinnateaduse laboris.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoAiStream. Web3 andmete luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Tuleviku rahapaja Adryenn Ashley. Juurdepääs siia.
• Ostke ja müüge IPO-eelsete ettevõtete aktsiaid koos PREIPO®-ga. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63092.php