Afdækning af vidunder ultratynde materialers personlighed

Ufuldkommenheder gør folk interessante; det samme gælder for krystaller.

Nu er fysikere ved University of York, der arbejder med et internationalt team af forskere, har flyttet deres fokus fra defekter i bulkkrystaller til defekter i ultratynde krystalplader med kun ét atom eller én molekyletykkelse.

Efter opdagelsen af ​​grafen, et ultratyndt vidundermateriale lavet af en kulstofplade med kun ét atoms tykkelse, en række andre ultratynde membraner er blevet fokus for undersøgelser af nanoteknologer. Disse ultratynde materialer kan ikke kun bruges til at studere fysik i 'fladt land', men kan også bruges som byggesten til at producere ultratynde eller kunstigt stablede og fleksible elektroniske enheder.

Ved hjælp af sofistikeret højopløsnings elektronmikroskopi, forskerne, som inkluderede videnskabsmænd fra Zhejiang University i Hangzhou, Beijing Universitet, Reming University og Chinese Academy of Science i Beijing, Kina og King Abdullah University of Science and Technology i Saudi-Arabien, har scannet disse to-dimensionelle ark for defekter med opløsning ned til atomskalaen.

De har opdaget, at atomisk tynde molybdændisulfid (MoS ₂ ) ark har forskellige "personligheder" eller dominerende defekter afhængigt af, hvordan de er produceret. Hvis den atomare tynde plade spaltes fra mineraler eller dyrkes ved kemisk reaktion, så er de dominerende defekter tab af svovlatomer fra den krystallinske struktur. På den anden side, hvis den atomare tynde plade dyrkes ved direkte fordampning af bulk MoS ₂ , så er den dominerende defekt den såkaldte anti-site type med molybdænatomer, der erstatter svovlatomer i krystallen.

Dr Matt Probert, York-lederen af ​​udviklingsteamet for 'CASTEP'-programmet til beregning af materialers egenskaber, sagde:"Vi har understøttet de eksperimentelle resultater med detaljerede atommodeller af disse defekter og deres dannelsesenergier."

Professor Jun Yuan, ved Institut for Fysik i York, tilføjede:"Denne information er afgørende for at forbedre vores indsats for at dyrke MoS af høj kvalitet ₂ for elektroniske applikationer, hvor sådanne fejl normalt er uvelkomne."

Professor Chuanhong Jin, der ledede projektet i Zhejiang University, sagde:"Anti-sted-defekterne, der afsløres gennem denne undersøgelse, er muligvis ikke altid skadelige, da de kan have interessante magnetiske egenskaber i ellers konventionelt 'ikke-magnetiske' materialer. Forskningen i disse ultratynde krystallinske plader er åbenbart kun begyndelsen på endnu et kapitel af menneskets nye udforskning i nanoverdenen."