Uusia yksi- ja kaksiulotteisia materiaaleja

Wienin yliopiston johdolla eurooppalaiset tutkijat ovat tuottaneet uuden 2D-materiaalin, joka on valmistettu kupari- ja jodiatomeista kahden grafeenilevyn välissä.

Tuhansia tavanomaisia materiaaleja, kuten metalleja ja niiden seoksia, on tunnistettu viimeisen sadan vuoden aikana. Mahdollisia 2D-materiaaleja on ennustettu olevan saman verran, mutta tähän mennessä vain murto-osa niistä on tuotettu kokeissa. Yksi syy tähän on monien näiden materiaalien epävakaus laboratorio-olosuhteissa.

Tuoreessa tutkimuksessa tutkijat syntetisoivat 2D-kuparijodidia, joka stabiloitiin grafeenikerroksessa, ensimmäisenä esimerkkinä materiaalista, jota ei muuten esiinny normaaleissa laboratorio-olosuhteissa.

Synteesissä hyödynnetään hapettuneen grafeenin monikerroksisten kerrosten välistä suurta etäisyyttä, mikä mahdollistaa jodi- ja kupariatomien diffundoitumisen rakoon ja kasvattaa uutta materiaalia. Grafeenikerroksilla on tässä tärkeä rooli, koska ne aiheuttavat korkean paineen kerrostettuun materiaaliin, joka siten stabiloituu.

"Kuten usein, kun näimme uuden materiaalin ensimmäistä kertaa mikroskoopikuvissamme, se oli yllätys", kertoo tutkimuksen johtava kirjoittaja Kimmo Mustonen. "Meillä kesti jonkin aikaa selvittää, mikä tuo rakenne tarkalleen ottaen oli", hän jatkaa.

2D-kuparijodidin jälkeen tutkijat ovat jo laajentaneet synteesimenetelmää tuottamaan muita uusia 2D-materiaaleja. "Menetelmä näyttää olevan todella universaali ja tarjoaa pääsyn kymmeniin uusiin 2D-materiaaleihin. Elämme todella jännittäviä aikoja!", Kimmo Mustonen päättää.

Georgia Institute of Technologyn, Tukholman yliopiston ja Penn State Universityn tutkijat ovat äskettäin löytäneet nanoputkimaisen (1D) muodon kiteisiä zeoliittejä.

"Tällainen löytö on yksi tutkimuksemme jännittävimmistä osista", sanoi professori Sankar Nair. "Olemme yhä useammin tottuneet tekemään tutkimusta, jonka lopussa on ennalta määrätty sovellus, joten tämä on muistutus siitä, että materiaalitieteen perustavanlaatuiset löydöt ovat myös jännittäviä ja tärkeitä."

Ryhmä suunnitteli erilaisia synteesejä 2D-zeoliittimateriaalien kokoamiseksi mutta yllättäen yksi tällainen tapaus johti uuteen 1D-zeoliittimateriaaliin, jolla oli putkimainen rakenne reikäisillä huokoisilla seinämillä.

"Zeoliittinanoputkia voitaisiin käyttää täysin uudentyyppisten nanomittakaavan komponenttien valmistamiseen, jotka voivat ohjata massan, lämmön tai varauksen kulkua, ei vain putkessa sen pituutta pitkin, vaan myös sisään ja ulos sen reikäisistä seinistä", sanoo Nair.

Sen lisäksi, että kyseessä on perustavanlaatuinen tieteellinen löytö, joka voi muuttaa tapaamme ajatella huokoisten materiaalien suunnittelua, tutkijat näkevät mahdollisuuksia moniin käytännön sovelluksiin.

Aiheesta aiemmin

Auringonvalolle sopivaa piitä

Grafeeni yllättää vieläkin