Todimensionelle materialer så revolutionerende som grafen

Ekstremt tynde stakke af todimensionelle materialer, som kunne levere applikationer finjusteret til industriens krav, er sat til at revolutionere verden på samme måde, som grafen vil.

Skriver ind Videnskab , førende 2D-materialeforskere vurderer, at forskning i at kombinere materialer af blot nogle få atomlag i stakke kaldet heterostrukturer er på samme stadie, som grafen var for 10 år siden, og kan forvente de samme hurtige fremskridt, som grafen har oplevet.

Grafen var det første 2D-materiale, isoleret ved University of Manchester i 2004. Dens række af superlative egenskaber, inklusive fantastisk styrke, ledningsevne, fleksibilitet og gennemsigtighed, har banet vejen for applikationer lige fra vandfiltrering til bøjelige smartphones; fra rustsikre belægninger til systemer til indgivelse af lægemidler mod kræft.

Ved at kombinere grafen med andre materialer, som individuelt har fremragende egenskaber komplementært til grafens ekstraordinære egenskaber, har resulteret i spændende videnskabelige udviklinger og kunne producere applikationer, der endnu overgår vores fantasi.

Forfatterne til oversigtsartiklen, fra University of Manchester og National University of Singapore, anføre, at tidlige anvendelser kunne være transistorer med høj mobilitet til superhurtig elektronik og LED-enheder, der bruger grafen som en gennemsigtig elektrode.

Imidlertid, såsom i rækken af ​​mulige kombinationer af materialer, forskere mener, at heterostrukturer kunne levere designermaterialer, lavet på bestilling for at imødekomme industriens krav.

Familien af ​​2D-krystaller udvides hele tiden, hvilket betyder, at nye muligheder for at kombinere dem i stakke kan udforskes.

Den næste udfordring er at finde ud af, hvordan man masseproducerer 2D-materialer; et lignende problem, som grafen stod over for i de første år efter, at det blev isoleret.

Sir Kostya Novoselov, som sammen med professor Sir Andre Geim vandt Nobelprisen i fysik i 2010 for at demonstrere grafens bemærkelsesværdige egenskaber, mener, at 2D-materialer er et af de mest spændende og lovende forskningsområder.

Han sagde:"Med 2D-materialer, vi er lige nu, hvor vi var for omkring 10 år siden med grafen – masser af interessant videnskab og uklare udsigter til masseproduktion.

"I betragtning af de hurtige fremskridt inden for grafenteknologi i løbet af de sidste par år, vi kan forvente lignende fremskridt i produktionen af ​​heterostrukturer, gør videnskaben og applikationerne mere opnåelige."

Medforfatter professor Antonio Castro Neto, Direktør for Center for Advanced 2D Materials ved National University of Singapore, tilføjede:"I søgen efter revolutionerende og forstyrrende nye teknologier, van der Waals heterostrukturer og enheder baseret på todimensionelle materialer fremstår som store spillere.

"Denne anmeldelse dækker den seneste udvikling inden for et af de hurtigst voksende områder, der bygger bro mellem videnskab, materialevidenskab, og teknik."