Kovalent modificeret todimensionel arsen

Opdagelsen af ​​grafen, et materiale lavet af et eller meget få atomlag af kulstof, startede et boom. I dag, sådanne todimensionelle materialer er ikke længere begrænset til kulstof og er varme udsigter til mange anvendelser, især inden for mikroelektronik. I journalen Angewandte Chemie , forskere har nu introduceret et nyt 2-D-materiale:de har med succes ændret arsen (arsen i en grafenlignende struktur) med chlormethylengrupper.

To-dimensionelle materialer er krystallinske materialer lavet af kun et enkelt eller meget få lag atomer, der ofte viser usædvanlige egenskaber. Imidlertid, brugen af ​​grafen til applikationer såsom transistorer er begrænset, fordi den opfører sig mere som en leder end en halvleder. Modificerede grafen og 2-D materialer baseret på andre kemiske elementer med halvledende egenskaber er nu blevet udviklet. Et sådant materiale er β-arsen, en todimensionel arsen i en spænde bikage struktur afledt af grå arsen. Forskere håber, at modifikation af dette tidligere sjældent undersøgte materiale kunne forbedre dets halvledende egenskaber og lede vejen til nye applikationer inden for områder som sensing, katalyse, optoelektronik, og andre halvlederteknologier.

Et team ved University of Chemistry and Technology Prague (Tjekkiet) og Nanyang Technical University (Singapore), ledet af Zdeněk Sofer og Martin Pumera har nu med succes frembragt en meget lovende kovalent ændring af β-arsen.

Arsenen blev fremstillet ved formaling af gråt arsen i tetrahydrofuran. Forskydningskræfterne får todimensionelle lag til at splitte og spredes i opløsningsmidlet. Forskerne introducerer derefter dichlormethan og tilføjer en organisk lithiumforbindelse (butyllithium). Disse to reagenser danner et mellemprodukt kaldet chlorocarben, et molekyle lavet af et carbonatom, et hydrogenatom, og et chloratom. Carbonatomet er korte to bindingspartnere, en tilstand, der gør hele klassen af ​​carbenmolekyler meget reaktive. Arsenen indeholder frie elektronpar, der "stikker ud" fra overfladen og let kan indgå bindinger til chlorocarben.

Denne tilgang fører til høj dækning af arsenoverfladen med chlormethylengrupper, som bekræftet ved en række forskellige analysemetoder (røntgenfotoelektronspektroskopi, FT-IR spektroskopi, elementær analyse ved transmissionselektronmikroskopi). Det modificerede arsen er mere stabilt end rent arsen og udviser stærk luminescens og elektroniske egenskaber, der gør det attraktivt for optoelektroniske applikationer. Ud over, chlormethylenenhederne kunne tjene som udgangspunkt for yderligere interessante ændringer.