Multitasking monolag danner grundlaget for enheder, der kan gøre to ting på én gang

Todimensionelle materialer, der kan multitaske.

Det er resultatet af en ny proces, der naturligt producerer mønstrede monolag, der kan fungere som en base for at skabe en bred vifte af nye materialer med dobbelt optisk, magnetiske, katalytiske eller sanseevner.

"Mønstrede materialer åbner muligheden for at have to funktionaliteter i et enkelt materiale, såsom at katalysere en kemisk reaktion, mens den samtidig fungerer som en sensor for et andet sæt molekyler, " sagde Sokrates Pantelides, William og Nancy McMinn professor i fysik ved Vanderbilt University, der koordinerede forskningen med professor Hong-Jun Gao ved Institut for Fysik ved Det Kinesiske Videnskabsakademi i Beijing. "Selvfølgelig, du kan gøre sådan noget ved at bruge to materialer side om side, men mønstrede materialer tilbyder en lang række nye muligheder for enhedsdesignere."

Deres præstation er beskrevet i et papir med titlen "Intrinsically patterned two-dimensional materials for selective adsorption of molecules and nanoclusters" offentliggjort 12. juni i tidsskriftet Naturmaterialer .

Inden for elektronik, todimensionelle (2D) materialer er et varmt emne på grund af deres mange potentielle anvendelsesmuligheder. grafen, som består af et enkelt ark af carbonatomer, har fået mest opmærksomhed, men det har vist sig meget svært at tune dens kemiske og elektriske egenskaber. Som resultat, chalcogenider (materialer, der indeholder svovl, selen eller tellur, som er kendt for deres vidt forskellige optiske, elektriske og termiske egenskaber) er nu i fokus for verdensomspændende forskning, fordi nogle af dem naturligt danner monolag, der kan tjene som blanke tavler, der let er skræddersyet til specifikke applikationer.

Nu, Pantelides og hans samarbejdspartnere har vist, at monolag dannet af to chalcogenider (platin-selen og kobber-selen) naturligt kombineres med nanoskala-præcision til alternerende trekanter med forskellige faser:metallisk og halvleder. Fordi hver fase har forskellige elektriske og kemiske egenskaber, to forskellige typer molekyler kan binde til dens overflade, giver den mulighed for at udføre to funktioner samtidigt.

"Generelt, 2D-materialer 'funktionaliseres' til specifikke anvendelser ved at adsorbere forskellige arter af atomer eller molekyler på dem eller ved at indlejre urenheder i deres ellers perfekte krystallinske struktur på samme måde, som halvledere såsom silicium funktionaliseres ved doping med urenheder, som muliggør fremstilling af elektroniske enheder, såsom 'chips', der driver computere, "Pantelides forklaret." Vores nye papir udvider området med 2D -materialer med et vigtigt trin. Det demonstrerer en måde at fremstille 2D-materialer på, der gør det muligt at funktionalisere de to faser af materialet uafhængigt."

Eksperimenterne blev udført i Gaos laboratorium i Beijing, og teoretiske beregninger blev udført på Vanderbilt, U.S. Department of Energy's National Energy Research Scientific Computing Center og University of the Chinese Academy of Sciences.