2D-materiaaleista heterorakenteita

Elektronisesti johtavat kaksiulotteiset (2D) materiaalit ovat tällä hetkellä kuumia tutkimusaiheita sekä fysiikan että kemian alalla niiden ainutlaatuisten ominaisuuksien vuoksi.

Lisäksi erilaisten 2D-materiaalien, joita kutsutaan heterorakenteiksi, yhdistelmä laajentaa niiden sähköisten, fotokemiallisten ja magneettisten ominaisuuksien monimuotoisuutta. Tämä voi johtaa innovatiivisiin elektronisiin laitteisiin, joita ei saada aikaan yhdellä ainoalla materiaalilla.

Heterorakenteita voidaan valmistaa kahdella tavalla: pinoamalla materiaaleja päällekkäin tai vierekkäin. Vierekkäisjärjestelyt tarjoavat erityisen edun, koska ne rajoittavat varauksenkuljettajat yhteen tasoon ja tasoittavat tietä poikkeuksellisille "tasossa oleville" elektronisille laitteille.

Sivutaisliitosten rakentaminen on kuitenkin haastavaa mutta japanilainen tutkijaryhmä, jota johti professori Hiroshi Nishihara Tokion tiedeyliopistosta, käytti peräkkäistä transmetallaatiota syntetisoidakseen Zn3BHT-koordinaationanolevyjen lateraaliset heteroliitokset.

Tuloksena saatiin saumaton heteroliitos, joka osoitti elektroniikkapiireissä yleistä tasasuuntauskäyttäytymistä.

Professori Nishihara korostaa tämän tekniikan tärkeyttä: "Menetelmämme avulla saadut nanometrin paksuiset tasasuuntauselementit ovat varsin hyödyllisiä ultrasuuren mittakaavan integroitujen piirien valmistuksessa.

Lisäksi tätä transmetallointireaktiota käyttämällä on mahdollista luoda liitoksia, joilla on erilaisia elektronisia ominaisuuksia, kuten pn-, MIM- (metalli-eriste-metalli) ja MIS (metalli-eriste-puolijohde) -liitoksia.

Kyky liittää yksikerroksisia topologisia eristeitä mahdollistaa myös uusia elektronisia laitteita, kuten elektroninjakajia ja monitasolaitteita, jotka ovat vain teoreettisesti ennustettuja.

Tokyo Metropolitan Universityn tutkijat ovat keksineet uuden tavan rullata atomin ohuita atomilevyjä "nanokääröiksi".

Tutkimustyössä näiden käärörullien havaittiin myös olevan vahvasti vuorovaikutuksessa polarisoidun valon kanssa ja niillä on vetyä tuottavia ominaisuuksia. Siten tiimin uusi menetelmä muodostaa perustan TMDC-nanorullien uusien sovellusten tutkimiselle katalyyseihin ja aurinkosähkölaitteisiin.

Kyushun yliopiston tutkimusryhmä on yhteistyössä japanilaisen Nitto Denkon kanssa puolestaan kehittänyt teipin, jolla voidaan liimata 2D-materiaaleja monille eri pinnoille helposti ja käyttäjäystävällisesti.

2D-materiaalien siirto on tyypillisesti erittäin tekninen ja monimutkainen prosessi mutta nyt se tutkijoiden mukaan peräti lasten leikkiä. Tutkijat kehittivät polymeerinauhan, jota he kutsuvat UV-teipiksi, joka muuttaa vetovoimaansa esimerkiksi grafeeniin, kun sitä säteilytetään UV-valolla.

Tutkijat siirsivät sopivilla nauhoilla myös valkoista grafeenia (hBN), eristettä, joka voi toimia suojakerroksena pinottaessa 2D-materiaaleja sekä siirtymämetallidikalkogenidejä (TMD:t), lupaavaa materiaalia seuraavan sukupolven puolijohteisiin.

Aiheesta aiemmin:

Kaksiulotteisuudella tehostaen

Lupaavia vedyn tuotannon tapoja

Kaksiulotteisia fettejä piikiekolle