Grafen hydraulisk presse leverer nye 2D materialer

En grafen hydraulisk 'nano-presse' har vist sig at være i stand til at skabe nye todimensionelle materialer ved at udøve et enormt pres på forbindelser forseglet mellem lag af grafen.

grafen, verdens første todimensionelle materiale, har en ny egenskab at tilføje til sit superlative repertoire. Ny forskning har vist, at forsegling af molekyler mellem to atomisk tynde plader af grafen skaber ekstremt pres på molekylerne for at ændre deres tilstand, konvertere dem til nye krystaller.

University of Manchester forskningsgruppe, ledet af professor Rahul Nair, offentliggjort resultaterne i Naturkommunikation . De slående resultater viser nye metoder til at skabe alsidige 2D-materialer, som har unikke egenskaber og fordele til en bred vifte af applikationer.

Grafen nanopressen er gjort mulig på grund af materialets unikke egenskaber. Grafen er stærkere end diamant, som gør det muligt at udøve det ekstreme tryk på fangede molekyler uden at bryde grafenlagene. De to stablede lag skaber også en selvforseglende konvolut omkring de fangede molekyler for at indeholde dem.

Molekyler indesluttet mellem to lag af grafen oplever tryk svarende til 10, 000 gange lufttrykket i et cykeldæk.

Professor Nair sagde:"På grund af dette ekstreme høje tryk og store indespærring af fangede molekyler, Disse grafen-kabinetter fungerer effektivt som en trykkoger i nanoskala, der fungerer ved stuetemperatur."

grafen, først isoleret og studeret ved University of Manchester i 2004, demonstreret, at todimensionelle materialer har ekstraordinære egenskaber, som kan ændre, hvordan vi fremstiller elektronik, kompositter, batterier og meget mere.

En hel familie af 2D-krystaller er siden blevet opdaget, øge vores viden og forståelse af atomisk tynde materialer ud over grafen. Disse nye nanokrystaller giver os mulighed for at udvide værktøjssættet, som forskere kan arbejde med at skabe fremtidens enheder og applikationer med.

Denne forskning blev stimuleret af tidligere arbejde ved National Graphene Institute, der observerede, hvad der sker med vandmolekyler på nanoskala.

2D krystaller af kobberoxid, magnesiumoxid og calciumoxid blev fremstillet ved hjælp af denne nye fremgangsmåde ved stuetemperatur, som tidligere blev anset for at være umulig. Omdannelse af saltopløsninger såsom kobbersulfat, eller magnesiumchlorid kræver normalt udsættelse for intens varme og tryk for at skabe disse reaktioner. Denne nye metode giver de samme resultater ved stuetemperatur via det tryk, der skabes i en en nanometer indeslutning mellem to grafenlag.

Dr. Vasu Siddeswara Kalangi, den første forfatter på forskningspapiret sagde:"De observerede effekter er ikke begrænset til grafen-indkapslinger; andre 2D-krystaller kan bruges, også. Vores undersøgelse viser muligheden for at udforske højtrykskemi og -fysik på nanoskala ved hjælp af den hydrauliske grafenpresse."

Aktuel forskning inden for 2D-materialeområdet fokuserer på fremstilling af heterostrukturer lavet ved at lægge forskellige atomisk tynde materialer i lag og studere forskellige heterostrukturenheder, for eksempel, LED'er i nanostørrelse.

Denne nye forskning giver også forskere mulighed for at forstå effekten af ​​fangede molekyler i nye heterostrukturenheder, som kan hjælpe eller forstyrre deres arbejde.

Spændende nye veje har åbnet sig for at give mulighed for en bedre forståelse af verden omkring os på atomare skala og accelerere kommercialiseringen af ​​nye grafen-baserede enheder.