Elektronmikroskopbillede af de hårformede strukturer, også kendt som "whiskers", som indeholder de tynde molybdenenlag. Kredit:Nature Nanotechnology (2023). DOI:10.1038/s41565-023-01484-2
Todimensionelle materialer som grafen viser fascinerende egenskaber som superledning, ekstraordinær styrke og eksotiske kvantefænomener. Forskere ved Forschungszentrum Jülich har nu sammen med partnere fra Indian Institute of Technology i Patna og Australian University of Newcastle skabt et særligt materiale af denne art, der udviser en metallisk karakter. Det består af kun et atomlag af molybdænatomer og omtales også som "molybdenen."
Det lykkedes forskerne at fremstille en tynd plade af metallet molybdæn, som kun er et atomlag tykt. Det nye materiale er således tilsvarende tyndt som grafen, nok det mest kendte 2D-materiale. Sidstnævnte består af kulstof og blev først isoleret i 2004. Opdagelsen vakte stor opmærksomhed, fordi grafen leder elektricitet og varme langt bedre end kobber og er hundrede gange mere stabil end stål.
Samtidig er den usædvanlig let og fleksibel. På grund af sin specielle 2D-struktur udviser grafen også nogle usædvanlige elektromagnetiske effekter, der kunne muliggøre banebrydende innovationer inden for kvanteteknologi.
I de senere år er andre 2D-materialer som fosforen eller germanen blevet introduceret. Ligesom molybdenen udviser de nogle imponerende egenskaber, mens sidstnævnte stadig adskiller sig fra andre 2D-materialer i nogle aspekter. "Mange 2D-materialer er følsomme over for varme, men det er molybdenen ikke. Desuden er dette det første metalliske 2D-materiale, hvor fritstående lag kunne fremstilles," forklarer prof. Ilia Valov fra Peter Grünberg Instituttet (PGI-7) ved Forschungszentrum Jülich.
Elektronmikroskopbilleder af de hårformede strukturer, også kendt som "whiskers", som indeholder de tynde molybdenenlag. Kredit:Nature Nanotechnology (2023). DOI:10.1038/s41565-023-01484-2
Forskerne skabte det nye 2D-materiale ved hjælp af en mikrobølgeovn, hvor de opvarmede en blanding af molybdænsulfid (MoS2 ) og grafen til gløde ved en temperatur på omkring 3000 grader Celsius. I en reaktion drevet af det elektriske mikrobølgefelt blev der dannet fint forgrenede hårstrukturer, hvori de tilspidsede molybdænlag kan findes. Disse kaldes også "whiskers."
I de første test kunne forskerne allerede observere en række nyttige egenskaber. "Molybdenen er mekanisk ekstremt stabilt. Det kunne f.eks. bruges som belægning til elektroder for at gøre batterier endnu mere kraftfulde og robuste," forklarer Ilia Valov.
Forskerne forventer, at materialet har yderligere eksotiske elektroniske egenskaber, svarende til grafen, på grund af dets specielle 2D-struktur. På grund af sin metalliske karakter har den også frit bevægelige elektroner. Disse akkumuleres på de to sider af molybdenenet, hvilket gør materialet til en interessant kandidat for katalysatorer til at accelerere kemiske reaktioner.
). Højopløseligt elektronmikroskopbillede af molybdenenoverfladen. Kredit:Nature Nanotechnology (2023). DOI:10.1038/s41565-023-01484-2
). Hårformede strukturer af molybdenen (til højre) dannes i mikroovnen (til venstre). Kredit:Nature Nanotechnology (2023). DOI:10.1038/s41565-023-01484-2
I samarbejde med Indian Institute of Technology i Patna og Australian University of Newcastle har forskerne allerede været i stand til at udvikle en praktisk videnskabelig applikation for molybdenen. Takket være dens stabilitet og fremragende elektriske og termiske ledningsevne er den ideel som målespids til atomic force microscopy (AFM) og overfladeforstærket RAMAN-spektroskopi (SERS).
Indledende prøveoptagelser viser, at molybdenen tilbyder forskellige fordele i forhold til etablerede spidsmaterialer og på grund af sin tynde, flade form er i stand til at yde særlig god beskyttelse mod uønskede interferenssignaler.
Flere oplysninger: Tumesh Kumar Sahu et al., Mikrobølgesyntese af molybdenen fra MoS2 , Natur nanoteknologi (2023). DOI:10.1038/s41565-023-01484-2
Varme artikler
Seneste Cornell dot har et nyt kræftvåben:antistofferEn gengivelse af Cornell prime prik (venstre) med et vedhæftet antistoffragment (i midten), der binder til en HER2 cancercellereceptor (højre). Den kombinerede prik og antistofvedhæftning er mindre en
Elektronkorrelationer i kulstofnanostrukturerGrafen nanobåndet (i midten) består af et enkelt lag af bikagekulstofatomer. Båndet er kun et par kulstofatomer bredt og har forskellige elektriske egenskaber afhængigt af dets form og bredde. Den lok
Flådens forskere rekrutterer selvlysende nanopartikler til at afbilde hjernens funktionRekruttering af selvlysende nanopartikler til at afbilde hjernefunktion, forskere ved US Naval Research Laboratory (NRL) er i gang med at udvikle den næste generation af funktionelle materialer, der k
At fange elektroner i aktion i en antiferromagnetisk nanotrådKredit:Michigan Technological University Elektronen er en af de fundamentale partikler i naturen, vi læser om i skolen. Dens adfærd rummer spor til nye måder at opbevare digitale data på. I en