Új kutatási eredmények a grafénről

A kétdimenziós anyagok forradalmi előrelépést ígérnek az elektronikában és a fotonikában, de a legígéretesebb jelöltek közül sok a levegőnek való kitettség után másodperceken belül lebomlik, így gyakorlatilag alkalmatlanná válik kutatásra vagy gyakorlati technológiákba való integrálásra. Az átmenetifém-dihalogenidek rendkívül vonzó, ugyanakkor kihívást jelentő anyagok osztálya; jósolt tulajdonságaik jól alkalmazhatók a következő generációs készülékekhez, de rendkívül magas reakcióképességük levegőben még az alapvető szerkezetük jellemzését is akadályozza.

A Manchesteri Egyetem National Graphene Institute kutatói most először érték el az egyrétegű átmenetifém-dijodidok atomi felbontású képalkotását grafénzáras TEM minták létrehozásával, amelyek megakadályozzák, hogy ezek a rendkívül reaktív anyagok levegővel érintkezve lebomlanak.

Ez a kutatás, amelyet az ACS Nano-ban publikáltak, azt bizonyítja, hogy a kristályok grafénbe való teljes beágyazása atomosan tiszta felületeket tart fenn, és élettartamukat másodpercekről hónapokra meghosszabbítja.

Ez a képesség a *Nature Electronics* csapata által korábban kifejlesztett és bemutatott szervetlen bélyegátviteli módszer továbbfejlesztéséből fakad, amely megalapozza a stabil, lezárt minták előállítását.

"Kezdetben ezeknek az anyagoknak a kezelése szinte lehetetlen volt, mert a levegővel való érintkezés után másodperceken belül teljesen megsemmisülnek, így a hagyományos előkészítési módszerek egyszerűen használhatatlanok lettek" - magyarázta Dr. Wendong Wang, aki részt vett az átviteli technológia fejlesztésében és a megfelelő minták előkészítésében. „Módszerünk szükségtelen átviteli lépések nélkül védi a mintákat, nem csak órákon, hanem hónapokon keresztül is tartósítható, nemzetközileg különböző intézmények között szállítható minták elkészítését teszi lehetővé, ezzel megoldva a kétdimenziós anyagkutatás területén egy jelentős szűk keresztmetszetet.”

"Miután stabil mintákat tudtunk készíteni, érdekes megfigyeléseket tudtunk tenni ezekkel az anyagokkal kapcsolatban, beleértve a kiterjedt helyi szerkezeti eltérések, az atomhibák dinamikájának és a legvékonyabb minták élszerkezeti alakulásának azonosítását" - mondta Dr. Gareth Teton, aki a transzmissziós elektronmikroszkópos képalkotást és elemzést vezette ehhez a munkához.

Kép: Manchesteri Egyetem

"A kétdimenziós anyagok szerkezete szorosan összefügg tulajdonságaikkal, ezért a különböző kristályok szerkezetének (az egyrétegű rétegtől a tömbvastagságig) és a hibás viselkedésük közvetlen megfigyelése várhatóan információkat szolgáltat ezen anyagok további kutatásához, ezáltal felszabadítva a technológiai területen rejlő lehetőségeket."

"A legjobban az izgat, hogy ez a kutatás korábban elérhetetlen tudományos területeket nyit meg. Elméletileg tudjuk, hogy sok aktív kétdimenziós anyag kiemelkedő teljesítményt nyújt az elektronikában, az optoelektronikában és a kvantum alkalmazásokban, de nem tudtunk stabil mintákat szerezni a laboratóriumban, hogy ellenőrizzük ezeket az előrejelzéseket" - kommentálta a kutatást vezető Roman Gorbacsov professzor.