Ang pagtuklas ng isang “mahiwagang” kemikal na gumagawa ng perpektong mga gilid sa mga materyales na 2D

Ang mga mananaliksik sa University of Technology ng Chalmers ay isang pamamaraan ng makinis na pagkontrol sa mga gilid ng dalawang-dimensional na materyales na gumagamit ng isang “mahika” na kemikal – hydrogen peroxide. Kredito: Alexander Ericson / Yen Strandqvist / Chalmers University of Technology

Ultra-manipis na mga materyales tulad ng gulaman nangangako sila ng rebolusyon sa nanosciences at teknolohiya. Ang mga mananaliksik sa Chalmers University of TechnologyAng Sweden ay nakagawa ngayon ng makabuluhang pag-unlad sa lugar na ito. Sa isang kamakailang post sa Kalikasan ng komunikasyon kumakatawan sa isang pamamaraan para sa pagkontrol sa mga gilid ng dalawang-dimensional na materyales gamit ang isang “mahika” na kemikal.

“Pinapayagan ka ng aming pamamaraan na kontrolin ang mga gilid – atomo atom – sa paraang parehong madali at nasusukat, gumagamit lamang ng banayad na pag-init kasama ang mga mayamang kalikasan na kemikal tulad ng hydrogen peroxide, “sabi ni Battulga Munkhbat, postdoctoral researcher sa Department of Physics sa Chalmers University of Technology at ang una may akda ng papel.

Ang mga materyal na kasing manipis ng isang layer lamang ng atomic ay kilala bilang dalawang-dimensional o 2D na materyales. Ang pinakakilalang halimbawa ay graphene, tulad ng molibdenum disulfide, ang semiconductor analogue nito. Ang mga pag-unlad sa hinaharap sa lugar na ito ay maaaring makinabang mula sa pag-aaral ng isang partikular na pag-aari na likas sa mga materyal na ito – ang kanilang mga gilid. Ang pagkontrol sa gilid ay isang mahirap na pang-agham na problema sapagkat ito ay ibang-iba mula sa pangunahing katawan ng 2D na materyal. Halimbawa, ang isang tukoy na uri ng gilid na matatagpuan sa paglipat ng metal dichalcogenides (kilala bilang TMD, tulad ng nabanggit na molybdenum disulfide) ay maaaring may magnet at catalytic na katangian.

Battulga Munkhbat

“Pinapayagan ka ng aming pamamaraan na kontrolin ang mga gilid – atomo pagkatapos ng atomo – sa paraang parehong madali at masusukat, gamit lamang ang banayad na pag-init kasama ang mga mayamang kemikal sa kapaligiran tulad ng hydrogen peroxide,” sabi ng mananaliksik na postdoctoral na si Battulga Munkhbat sa Department of Physics sa Chalmers University of Teknolohiya at ang unang may-akda ng artikulo. Kredito: Anna Lena Lundqvist / Chalmers University of Technology

Ang mga karaniwang materyales ng TMD ay may mga gilid na maaaring mayroon sa dalawang magkakaibang mga pagkakaiba-iba, na kilala bilang isang zigzag o armchair. Ang mga kahaliling ito ay magkakaiba-iba na ang kanilang mga katangiang pisikal at kemikal ay hindi magkatulad. Halimbawa, hinuhulaan ng mga kalkulasyon na ang mga gilid ng zigzag ay metal at ferromagnetic, habang ang mga gilid ng upuan ay semiconducting at non-magnetic. Tulad ng mga kapansin-pansin na pagkakaiba-iba sa mga pisikal na katangian, ang mga kemikal na katangian ng mga zigzag at mga gilid ng upuan ay maaaring asahan na ibang-iba. Kung gayon, posible na ang ilang mga kemikal ay maaaring “matunaw” sa mga gilid ng upuan nang hindi umaalis sa buo ng zigzag.

Ngayon, tulad ng isang “mahika” na kemikal ay eksaktong natuklasan ng mga siyentipiko ng Chalmers – sa anyo ng ordinaryong hydrogen peroxide. Sa una, ang mga siyentipiko ay ganap na nagulat sa mga bagong resulta.

Timur Shegai

“Ang pamamaraang ito ay magbubukas ng bago at walang uliran na mga posibilidad para sa mga materyal na van der Waals (layered na mga materyales na 2D). Maaari na nating pagsamahin ang pisika ng gilid sa 2D physics sa isang solong materyal. Ito ay isang kamangha-manghang pag-unlad, “sabi ni Timur Shegai, Associate Professor sa Kagawaran ng Physics sa Chalmers at Pinuno ng Proyekto sa Pananaliksik. Kredito: Anna Lena Lundqvist / Chalmers University of Technology

“Hindi lamang ang isang uri ng gilid ang nangingibabaw sa iba, kundi pati na rin ang mga nagresultang gilid ay labis na matalim – halos matulis na atom.” Ito ay nagmumungkahi na ang “mahika” kemikal ay gumagana sa isang tinatawag na self-regulatory na paraan at inaalis ang mga hindi ginustong materyal pagkatapos ng atom, na sa huli ay humahantong sa mga gilid sa atomically matalim na hangganan. Ang mga nagresultang pattern ay sinundan ang oryentasyong kristallographic ng orihinal na materyal na TMD at lumikha ng magagandang atomic na matalas na hexagonal nanosucture, “sabi ni Battulga Munkhbat.

“Lubhang kamangha-manghang pag-unlad”

Ang bagong pamamaraan, na nagsasangkot ng isang kumbinasyon ng karaniwang mga nangungunang lithographic na pamamaraan na may isang bagong anisotropic wet etching na proseso, samakatuwid ay ginagawang posible upang lumikha ng mga perpektong gilid sa dalawang-dimensional na materyales.

“Ang pamamaraang ito ay magbubukas ng bago at walang uliran na mga posibilidad para sa mga materyal na van der Waals (layered na mga materyales na 2D). Maaari na nating pagsamahin ang pisika ng gilid sa 2D physics sa isang solong materyal. Ito ay isang kamangha-manghang pag-unlad, “sabi ni Timur Shegai, Associate Professor sa Kagawaran ng Physics sa Chalmers at Pinuno ng Proyekto sa Pananaliksik.

Ang mga ito at iba pang mga kaugnay na materyal ay madalas na nakakaakit ng makabuluhang pansin sa pananaliksik dahil pinahihintulutan nila ang mga makabuluhang pagsulong sa mga nanosensya at teknolohiya na may mga potensyal na aplikasyon mula sa mga electronics na dami sa mga bagong uri ng mga nano device. Ang mga pag-asang ito ay makikita sa pinakamahalagang inisyatiba sa pananaliksik sa Europa na Graphene Flagship, na pinagsama-sama ng Chalmers University of Technology.

Upang gawing magagamit ang bagong teknolohiya sa mga laboratoryo ng pagsasaliksik at mga advanced na teknolohikal na kumpanya, ang mga siyentista ay nag-set up ng isang start-up na kumpanya na nag-aalok ng de-kalidad na atomic-matalim na mga materyales sa TMD. Ang mga mananaliksik ay nagpaplano din upang higit na bumuo ng mga aplikasyon para sa mga atomically matalas na metamaterial.

Sanggunian: “Atomic precision transition metal dichalcogenide metamaterials”, ni Battulga Munkhbat, Andrew B. Yankovich, Denis G. Baranov, Ruggero Verre, Eva Olsson at Timur O. Shegai, 14 Setyembre 2020, Kalikasan ng komunikasyon.
DOI: 10.1038 / s41467-020-18428-2

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang mga paruparo ng dagat ay nakikipaglaban na sa proseso ng pagpapatatag ng South Sea

Ang isang kumbinasyon ng mga butterflies sa dagat "Balik sa Limacina‚ÄĚKinuha sa panahon ng paglalayag sa dagat ng AMT27. Kredito: Lisette Mekkes &...

Ang Makabuluhang Pagtuklas ay Maaaring Buksan ang Bagong Larangan ng Teknolohiya ng Quantum na Tinawag na “Magnonics”

Ang isang teknolohikal na tagumpay ay maaaring paganahin ang isang bagong larangan ng kabuuan ng teknolohiya na tinatawag na "magnonics" sa pamamagitan ng matagumpay...

Ipinapakita ng mga pag-aaral sa patlang na ang pag-icing ay maaaring gastos sa mga turbine ng hangin hanggang sa 80% ng paggawa ng kuryente

Ang mga mananaliksik ay dumating sa site upang pag-aralan ang mga icicle sa wind farm na ito sa silangang China. May-akda: Larawan sa...

Ang Gut Microbes ay maaaring maging isang Susi sa Pagbubukas ng Pagkabalisa

Isang micrograph ng pag-scan ng electron ng Escherichia coli, na isa sa maraming uri ng bakterya na matatagpuan sa mga bituka ng mammalian. ...

Isiniwalat ang 260-Milyong Taon na Killing Machine

Isang live na muling pagtatayo ng Anteosaurus na umaatake sa isang halaman ng Moschognathus. Kredito: Alex Bernardini (@SimplexPaleo) Dating itinuturing na mabigat, mabagal at...

Newsletter

Subscribe to stay updated.