2-D materialer renser deres handling

To-dimensionelle materialer som grafen kan kun være et eller to atomer tykke, men de er klar til at drive fleksibel elektronik, revolutionere kompositter og endda rense vores vand.

Imidlertid, at være så tynd har en pris:de funktionelle egenskaber, vi er afhængige af, ændres, hvis materialet bliver forurenet.

Heldigvis mange 2-D materialer udviser 'selvrensende fænomen', betyder når forskellige 2-D materialer presses sammen, herreløse molekyler fra luften og laboratoriet skubbes ud og efterlader store områder fri for urenheder.

Siden grafens isolation i 2004 er der blevet opdaget en lang række andre 2-D-materialer med hver en række forskellige egenskaber.

Når grafen og andre 2-D materialer kombineres, potentialet i disse nye materialer kommer til live.

Lagdeling af stabler af 2-D-materialer i en præcist valgt sekvens kan producere nye materialer kaldet heterostrukturer, der kan finjusteres for at opnå et specifikt formål (fra lysdioder, til vandrensning, til højhastighedselektronik).

Disse flade områder har givet nogle af vor tids mest fascinerende fysik. Nu, antagelsen om, at disse områder er helt rene, undersøges.

Skriver ind Nano bogstaver et team af forskere ved National Graphene Institute ved University of Manchester har vist, at selv den gas, hvori 2-D-materialestablerne samles, kan påvirke materialernes struktur og egenskaber.

De fandt ud af, at for en klasse 2-D materialer kaldet overgangsmetal dichalcogenider (TMDC'er), nogle havde et meget stort hul mellem dem og deres nabo; en afstand, der ikke er forklaret ved teoretiske beregninger foretaget af professor Katsnelson og dr Rudenko ved Radboud University, Holland.

Disse observationer syntes alle at pege på tilstedeværelsen af ​​urenheder mellem 2-D-materialerne. For at bekræfte dette, 2-D materialer blev stablet i en ren argongasatmosfære ved hjælp af et forseglet kammer (kendt som en handskerum), hvor miljøet kan kontrolleres fuldstændigt.

Hvor det samme materiale tidligere havde givet store huller mellem naboer, denne gang gav afstande, der matchede dem, der forudsiges af teorien for en ren grænseflade uden urenheder.

Dr Aidan Rooney, der afbildede strukturer ved hjælp af elektroner i høj opløsning, mikroskopi, forklaret:

"Ved at se siderne af disse sandwichstrukturer kan vi se, hvordan disse unikke materialer hænger sammen og opdager nye hemmeligheder, vi tidligere har savnet."

Dr Sarah Haigh, der ledede forskergruppen, der udførte dette arbejde, sagde:

"Denne form for indsigt ændrer, hvordan vi bygger enheder som lysdioder og sensorer fra 2-D-materialer. Disse enheders egenskaber var kendt for at afhænge meget af, hvordan og hvor vi laver dem, og for første gang har vi observeret hvorfor. "

Konsekvenserne af dette fund vil direkte påvirke, hvordan vi laver grafen -enheder til fremtidige applikationer, viser, at selv det miljø, inden for hvilket 2-D materialestabler samles, påvirker atomstrukturen og egenskaberne.