Kun et par atomer tykke:Nye funktionelle materialer udviklet

De er 50, 000 gange tyndere end et menneskehår og kun få atomer tykt:todimensionelle materialer er de tyndeste stoffer, det er muligt at lave i dag. De har helt nye egenskaber og betragtes som det næste store skridt i moderne halvlederteknologi. I fremtiden kunne de bruges i stedet for silicium i computerchips, lysdioder og solceller. Indtil nu, udviklingen af ​​nye todimensionelle materialer har været begrænset til strukturer med lag af stive kemiske bindinger i to rumlige retninger - som et ark papir i en stak. Nu for første gang, et forskerhold fra universiteterne i Marburg, Giessen og Paderborn, ledet af Dr. Johanna Heine (uorganisk kemi, Philipps University of Marburg) har overvundet denne begrænsning ved at bruge et innovativt koncept. Forskerne udviklede en organisk-uorganisk hybrid krystal, som består af kæder i en enkelt retning, danner alligevel todimensionelle lag på trods af dette. Dette gør det muligt at kombinere forskellige materialekomponenter, som stykker i et byggesæt, at skabe skræddersyede materialer med innovative egenskaber.

I dette projekt, forskerholdet kombinerede fordelene ved todimensionelle materialer og hybridperovskiter - det eponyme mineral perovskit er kendt for sine optoelektroniske egenskaber, og kan kombineres med andre materialer for at forbedre disse egenskaber. "Det særlige ved dette er, at det giver helt nye muligheder for målrettet design af fremtidige funktionelle materialer, " siger Dr. Johanna Heine, en kemiker og junior forskningsgruppeleder ved universitetet i Marburg, beskriver dette højaktuelle forskningsområde, som har et stort anvendelsespotentiale. "Denne fysiske effekt - først opdaget her - kunne gøre det muligt at justere farven på fremtidige lys- og displayteknologier på en enkel og målrettet måde, " siger fysiker Philip Klement, hovedforfatter og doktorand i forskningsgruppen ledet af professor Sangam Chatterjee ved Justus Liebig University of Giessen (JLU).

Arbejdet blev udført i et tværfagligt samarbejde:Dr. Johanna Heines team ved universitetet i Marburg udviklede først den kemiske syntese og skabte materialet som en enkelt bulkkrystal. Philip Klement og professor Chatterjees team på JLU brugte derefter disse krystaller til at producere individuelle atomisk tynde lag og undersøgte dem ved hjælp af optisk laserspektroskopi. De fandt en spektralt bredbånds ("hvid") lysemission, hvis farvetemperatur kan indstilles ved at ændre lagets tykkelse. I tæt samarbejde med professor Stefan Schumacher og hans hold af teoretiske fysikere ved Paderborn Universitet lavede forskerne en mikroskopisk undersøgelse af effekten og var i stand til at forbedre materialets egenskaber.

På denne måde var forskerne i stand til at dække hele processen fra syntese af materialet og forståelse af dets egenskaber, at modellere egenskaberne. Deres resultater er blevet offentliggjort i fagtidsskriftet Avancerede materialer .