Printbare todimensionelle superledende monolag

Højkrystallinske 2-D overgangsmetal dichalcogenid superledere og deres tilknyttede (van der Waals) heterostrukturer giver en rig platform for undersøgelse af ny kvantefysik og eksotisk superledning. Dette skyldes deres 2-D ikke-centrosymmetriske gitter med en stærk spin-orbital interaktion.

Et forskerhold fra National University of Singapore ledet af professor Lu Jiong, fra Institut for Kemi, NUS i samarbejde med Prof Kostya S. Novoselov fra Materials Science and Engineering, NUS har udviklet en universel elektrokemisk eksfolieringsmetode til syntese af højkrystallinske, todimensionelle superledende monolag (2DSC). Disse 2DSC monolag er opnået i en stabil suspension med monolag produktionsudbytte på op til 75%. De kan bruges til at fremstille kunstigt designede strukturer, der udviser superledende egenskaber. Dette omfatter udskrivning af wafer-niveau 2-D superledende ledninger og konstruktion af superledende kompositter ved hjælp af 3-D printteknikker.

Metoden udnytter co-interkalation af ammoniumkationer solvatiseret med en stor mængde neutrale opløsningsmiddelmolekyler til at fjerne 2-D monolag fra 3-D bulken. Denne strategi giver ikke kun mulighed for tilstrækkelig interkalation af forskellige lagdelte krystaller, men reducerer også betydeligt overdreven opladning og strukturelle skader på de lagdelte værter. Dette er afgørende for eksfoliering af højkvalitets og store 2DSC-monolag. Ud over, 2DSC monolag suspension kan udnyttes til at fremstille kunstige van der Waals heterostrukturer, der opfører sig som periodiske Josephson junction arrays, som potentielt kan bruges til fremstilling af nye superledende enheder.

Prof Lu sagde, "Denne universelle elektrokemiske eksfolieringstilgang kan bruges til den skalerbare produktion af et bibliotek af opløsningsprocesserbare, højkrystallinske 2DSC monolag, tilbyder et enormt teknologisk potentiale for udvikling af nye materialeegenskaber uden for rækkevidde af eksisterende lagdelte strukturer."