Uorganiske materialer viser massiv og øjeblikkelig hævelse og krympning, undersøgelse finder

Den første observation af massiv hævelse og krympning af uorganiske lagdelte materialer som en biologisk celle giver indsigt i produktionen af ​​todimensionelle krystaller.

Todimensionelle (2D) krystaller har unikke egenskaber, der kan være nyttige til en række anvendelser. Derfor er der stor interesse for mekanismen til fremstilling af 2D-krystaller ved at eksfoliere materialer med lagdelte strukturer. Nu har forskere i Japan rapporteret et usædvanligt fænomen, at lagdelte materialer undergår drastisk hævelse uden at bryde ind i separate 2D-krystallag. "Resultaterne viser vigtige implikationer for og kemisk indsigt i eksfolieringsprocessen, " siger forskerne.

Visse ioner eller opløsningsmidler kan infiltrere materialer med lagdelte strukturer. Denne 'interkalation' forårsager nogle gange overdreven hævelse og i sidste ende eksfoliering i separate lag. Eksfolieringsprocessen er blevet undersøgt i en række materialer, herunder grafit, oxider, og hydroxider blandt andre. I alle disse materialer, eksfoliering i separate lag sker efter hævelse på mindre end flere nanometer, hvilket rejser vanskeligheder ved analyse af hævelsesstadiet, og dermed eksfolieringsmekanismen som helhed.

Nu har Takayoshi Sasaki og kolleger ved International Center for Materials Nanoarchitectonics ved National Institute for Materials Science og Fukuoka Institute of Technology i Japan realiseret op til 100 gange hævelse af lagdelte protoniske oxider, ellers kendt som faste syrer, uden eksfoliering, ved udsættelse for en vandig aminopløsning. Tilsætning af HCl reducerede dem til deres oprindelige størrelse. Især n processen mere end 3000 atomark, som består af startkrystallen, flyt øjeblikkeligt fra hinanden og saml igen som blandede pokerkort

I modsætning til tidligere rapporteret hævelse eller eksfoliering, som svulmer langt mindre før eksfoliering, de opsvulmede strukturer frembragt ved eksponering for aminopløsningen forblev stabile, selv når de blev rystet. Forskerne forklarer stabiliteten ved hjælp af beregninger af molekylær dynamik. "I modsætning til det tilfældige H2O i de tidligere rapporterede hævede faser, der let kunne eksfolieres, Langrækkende strukturering af H2O-molekylerne i den stærkt opsvulmede struktur blev bekræftet ved hjælp af første-principberegninger." Observationerne giver også vigtig indsigt i disse systemers fysik.