Nano sandwich tilbyder unikke egenskaber

Forskere fra Rice University har modelleret en sandwich i nanoskala, den første i, hvad de håber vil blive en molekylær deli for materialeforskere.

Deres opskrift lægger to skiver atomtyk grafen rundt om nanoklynger af magnesiumoxid, der giver den superstærke, ledende materiale udvidede optoelektroniske egenskaber.

Rismaterialeforsker Rouzbeh Shahsavari og hans kolleger byggede computersimuleringer af forbindelsen og fandt ud af, at den ville tilbyde funktioner, der er egnede til følsom molekylær sansning, katalyse og bio-billeddannelse. Deres arbejde kunne hjælpe forskere med at designe en række tilpassede hybrider af to- og tredimensionelle strukturer med indkapslede molekyler, sagde Shahsavari.

Forskningen vises i denne måned i tidsskriftet Royal Society of Chemistry Nanoskala .

Forskerne blev inspireret af eksperimenter andre steder, hvor forskellige molekyler blev indkapslet ved hjælp af van der Waals kræfter til at trække komponenter sammen. Den risledede undersøgelse var den første til at tage en teoretisk tilgang til at definere de elektroniske og optiske egenskaber for en af ​​de "fremstillede" prøver, todimensionelt magnesiumoxid i tolagsgrafen, sagde Shahsavari.

"Vi vidste, om der allerede var udført et eksperiment, vi ville have et godt referencepunkt, der ville gøre det nemmere at verificere vores beregninger, dermed tillade mere pålidelig udvidelse af vores beregningsresultater for at identificere præstationstendenser uden for rækkevidde af eksperimenter, " sagde Shahsavari.

Grafen i sig selv har ingen båndgab - den egenskab, der gør et materiale til en halvleder. Men hybriden gør, og dette båndgab kunne indstilles, afhængigt af komponenterne, sagde Shahsavari. De forbedrede optiske egenskaber er også tunbare og nyttige, han sagde.

"Vi så, at mens denne eneste flage magnesiumoxid absorberede en slags lysemission, da det var fanget mellem to lag grafen, det absorberede et bredt spektrum. Det kunne være en vigtig mekanisme for sensorer, " han sagde.

Shahsavari sagde, at hans gruppes teori burde kunne anvendes på andre todimensionelle materialer, som sekskantet bornitrid, og molekylære fyldninger. "Der er intet enkelt materiale, der kan løse alle verdens tekniske problemer, " sagde han. "Det handler altid om at lave hybridmaterialer for at synergi de bedste egenskaber ved flere komponenter for at udføre et specifikt job. Min gruppe arbejder på disse hybridmaterialer ved at tilpasse deres komponenter og strukturer for at imødekomme nye udfordringer. "