تولید مواد 2 بعدی بزرگ و تمیز آسان است: فقط ببوس

01 ژوئن 2023 (اخبار نانوورک) از زمان کشف شکل دو بعدی گرافیت (به نام گرافن) تقریباً بیست سال پیش، علاقه به مواد سه بعدی with their special physical properties has skyrocketed. Famously, graphene was produced by exfoliating bulk graphite using sticky tape. Although it was good enough for a Nobel Prize, this method has its drawbacks. An international team of surface scientists has now developed a simple method to produce large and very clean 2D samples from a range of materials using three different substrates.
Their method, kinetic سنتز درجا تک لایه (KISS) در مجله شرح داده شد علوم پیشرفته (“In situ exfoliation method of large-area 2D materials”). تصویری هنری از آزمایش لایه برداری و انتشار عکس KISS. مواد دو بعدی به دلیل تعامل قوی تر با بستر از کریستال اصلی جدا می شوند. نور ماوراء بنفش برای انتشار عکس الکترون ها استفاده می شود که امکان مطالعه ساختار الکترونیکی را با تصویربرداری مستقیم از نوارهای الکترونیکی، همانطور که در پس زمینه مشاهده می شود، می دهد. (تصویر: Antonija Grubišić-Čabo و Dina Maniar، دانشگاه گرونینگن)
مواد دوبعدی دارای خواص فیزیکی هستند که با مواد حجیم مشترک نیستند. محصور بودن حامل های شارژ یکی از دلایل این امر است. دو راه برای تولید این مواد دو بعدی وجود دارد: لایه برداری یک کریستال بزرگتر یا رشد یک لایه دو بعدی. لایه برداری به معنای جدا کردن لایه ها از یک کریستال بزرگتر است تا زمانی که فقط یک لایه باقی بماند.
Antonija Grubišić-Čabo، دانشمند سطح در دانشگاه گرونینگن (هلند) و اولین نویسنده علوم پیشرفته کاغذ. علاوه بر این، اغلب منجر به پوسته های بسیار کوچک می شود، در حالی که نوار چسبی که استفاده می شود می تواند پلیمرها را روی سطوح آنها باقی بگذارد.
رشد فیلم‌های دو بعدی رویکرد دیگری است. این امکان تولید نمونه های بزرگ را در شرایط کنترل شده فراهم می کند. با این حال، اغلب زمان زیادی طول می کشد تا چگونگی رشد چنین مواد 2 بعدی کار شود. Grubišić-Čabo می گوید و این روند همیشه به یک لایه کامل منجر نمی شود. او به همراه آخرین نویسنده Maciej Dendzik، یک «تیم رویایی» از همکارانش را گرد هم آورد، که بسیاری از آنها قبلاً در دانشگاه آرهوس (دانمارک) به عنوان دانشجوی دکترا با هم کار کرده بودند، تا یک تکنیک ساده برای تولید مواد دوبعدی ایجاد کنند.
ما از آزمایشاتی اطلاع داشتیم که در آن از لایه های طلا برای لایه برداری مواد حجیم استفاده شده است. اما اینها عمدتاً در هوا انجام می شدند، به این معنی که این تکنیک برای مواد حساس به هوا یا برای تحقیقات علوم سطحی بسیار مناسب نیست. این تیم به دنبال تکنیکی بود که امکان تولید مواد دوبعدی حساس به هوا را در طیف وسیعی از بسترها فراهم کند. آنها در اولین تلاش خود از یک کریستال طلا در یک محفظه خلاء بالا استفاده کردند. ما اساساً کریستال را روی مواد حجیم کوبیدیم و متوجه شدیم که یک لایه دو بعدی زیبا به طلا چسبیده است. چرا این اتفاق می افتد هنوز مشخص نیست، اما تیم مشکوک است که پیوند با طلا قوی تر از نیروی واندروالس است که لایه ها را در کریستال حجیم در کنار هم نگه می دارد. این تصویر تنظیم برای سنتز تک لایه جنبشی درجا (KISS) را نشان می دهد. مواد حجیم روی نگهدارنده نمونه با فنر برای تنظیم ضربه (فلش زرد) قرار می گیرد. سپس بر روی کریستال طلا (حلقه کمی روشن تر زیر فلش آبی) فشار داده می شود. پس از رهاسازی، یک لایه دو بعدی به زیرلایه طلا متصل می شود. (تصویر: Antonija Grubišić-Čabo، دانشگاه گرونینگن)
آنها بر اساس اولین آزمایش، فنری را با مواد حجیم به صحنه اضافه کردند که به عنوان ضربه گیر عمل می کند و بنابراین امکان کنترل بهتر ضربه کریستال طلا را فراهم می کند. علاوه بر این، تیم نشان داد که هم نقره و هم ژرمانیوم نیمه هادی می توانند به عنوان بستری برای جدا کردن مواد دو بعدی استفاده شوند.
کریستال‌های طلا یک ویژگی استاندارد در آزمایشگاه‌های علوم سطح هستند، به عنوان مثال در کالیبراسیون ابزارها از آن‌ها استفاده می‌شود. Grubišić-Čabo می گوید: دانشمندان دوست ندارند به این کریستال ها آسیب برسانند، اما در این آزمایش ها این اتفاق نیفتاد. و از آن زمان پروتکل را برای استفاده از لایه های نازک طلای تک کریستالی تغییر دادیم. این مزیت اضافی را دارد که می‌توان طلا را حل کرد تا بتوانیم نمونه دو بعدی را تا زمانی که در هوا یا مایع پایدار است، جدا کنیم.
این نمونه های جدا شده ممکن است برای مرحله بعدی استفاده شوند: ساخت دستگاه هایی از مواد دو بعدی که با استفاده از تکنیک KISS تولید می شوند. گروبیشیچ-چابو می گوید: «این هنوز ممکن نیست، اما ما در حال کار روی آن هستیم. بنابراین، آنچه ما داریم تکنیکی برای تولید نمونه‌های دو بعدی بسیار تمیز و بزرگ به روشی بسیار ساده است که به ما امکان می‌دهد مواد دو بعدی حساس به هوا ایجاد کنیم. علاوه بر این، تکنیک ما از تجهیزات استانداردی استفاده می کند که تقریباً در هر آزمایشگاه علوم سطحی وجود دارد.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• ضرب کردن آینده با آدرین اشلی. دسترسی به اینجا.
• خرید و فروش سهام در شرکت های PRE-IPO با PREIPO®. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63092.php