Uusi ihmemateriaali: yksittäisiä 2D-fosforeeninauhoja

Mullistuksia lupailevia yksittäisiä kaksiulotteisia fosforeenin nauhoja on nyt tuotettu ensimmäistä kertaa.

University College Londonin (UCL) tutkijat ovat valmistaneet pieniä, yksilöllisiä ja joustavia kiteisen fosforin nauhoja, jotka voivat mullistaa elektroniikan ja nopean latauksen akkutekniikan.

Kaksiulotteisen (phosphorene) fosforeenin eristämisen jälkeen yli sata teoreettista tutkimusta on ennustanut, että uusia ja jännittäviä ominaisuuksia voi syntyä tuottamalla siitä kapeita nauhoja. Nämä ominaisuudet voivat olla erittäin arvokkaita useille eri toimialoille.

Tutkimuksessaan UCL:n, Bristolin ja Virginia Commonwealth yliopistojen sekä École Polytechnique Fédérale de Lausannen tutkijat kuvaavat, kuinka he muodostivat mustan fosforin kiteistä ja litiumioneista korkealaatuisia fosforeenin nauhoja.

”Kyseessä on ensimmäinen kerta, kun yksittäisiä fosforeenin nanonauhoja on saatu aikaan. Jännittäviä ominaisuuksia on ennustettu ja sovellukset, joissa fosforisilla nanonauhoilla voi olla transformatiivinen rooli, ovat hyvin laaja-alaisia”, kertoo tutkimuksen laatija Dr. Chris Howard.

Nauhat muodostavat tyypillisen yhden atomikerroksen korkeuden, leveydet 4-50 nanometriä ja ovat jopa 75 mikrometriä pitkiä.

”Kehittyneillä kuvantamismenetelmillä olemme luonnehtineet nauhoja erittäin yksityiskohtaisesti, havaiten, että ne ovat erittäin tasaisia, kiteisiä ja epätavallisen joustavia.

Vaikka nanonauhoja on valmistettu useista materiaaleista, kuten grafeenista, nyt valmistetuilla fosforeenin nanohihnoilla on suurempi leveys-, korkeus-, pituus- ja muotosuhteen vaihtelu. Lisäksi ne voidaan valmistaa suurissa määrissä nesteessä, jota voitaisiin sitten käyttää suurissa määrissä edullisten kustannusten sovelluksiin.

Ryhmän mukaan ennustetut sovellusalueet kattavat akut, aurinkokennot, lämpösähköiset laitteet, fotokatalyysin, nanoelektroniikan ja kvanttitietokoneen.

Lisäksi on myös ennustettu eksoottisten vaikutusten syntymistä, mukaan lukien uudet magneettiset ominaisuudet, spin-tiheyden aallot ja topologiset tilat.

Jatkaessaan nanonauhojen perusominaisuuksien tutkimista tutkijatiimi aikoo tutkia niiden käyttöä erityisesti energian varastoinnissa, elektronien siirrossa ja lämpösähköisissä laitteissa.

Mustasta fosforista aiemmin:

Mustan fosforin virittämistä

Anisotropiaa sinne sun tänne