Lähes täydellisiä rajapintoja

Reilu vuosi sitten, borofeenia ei edes ollut olemassa. Northwestern Engineeringin ja Argonne National Laboratoryn ryhmä löysi materiaalin joulukuussa 2015.

Borofeeni on kaksiulotteinen, metallinen boori alkuaine, jota käytetään yleisesti lasikuidussa. Vaikka borofeeniin sisältyy lupaavia mahdollisia sovelluksia aina elektroniikasta aurinkokennoihin, näitä sovelluksia ei voida saavuttaa ennen kuin borofeenia on integroitu muihin materiaaleihin.

Nyt Northwestern Engineeringin ryhmä, jota johti Mark Hersam, on tehnyt harppauksen, ymmärtääkseen sen monimutkaista kemiaa ja realisoidakseen sen elektronista potentiaalia.

Näin ryhmä varsin yllättäen onnistui saamaan aikaan etsittyä integraatiota.

Koska borofeenia ei löydy luonnossa, tutkijoiden on kasvatettava sitä laboratoriossa esimerkiksi syntetisoimalla se arkille hopeaa. Hersamin ryhmä saosti orgaanista materiaalia (perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic dianhydride) borofeenin päälle, tarkoituksena yrittää yhdistää nämä kaksi materiaalia.

Se mitä tapahtui seuraavaksi, oli yllätys. Orgaaninen aine, jonka tiedetään itsejärjestyvän mille tahansa materiaalille, siirtyi sen sijaan hopea-arkkiin.

Tuloksena oli itsekoostuva yksikerroksinen orgaaninen materiaali heti borofeenin vieressä, muodostaen niiden välille lähes täydellisen rajapinnan. Hyvin kontrolloituja rajapinnat erillisten materiaalien välillä mahdollistavat integroidut piirit, kuten diodit ja valosähkökomponentit.

Hersamin yllättävä tekniikka ohittaa tyypillisen haasteen luoda terävä rajapinta - saada materiaaleja koskettamaan muttei sekoittumaan.

Seuraava haaste on siirtää borofeenia pois hopealta ja sijoittaa inertin alustan päälle, joka ei häiritse sen elektronisia ominaisuuksia.

"Borofeeni on ainutlaatuinen kyvyssään muodostaa äkillisiä rajapintoja itseasentumisen kautta" toteaa Hersam yliopistonsa tiedotteessa.

Aiheesta aiemmin

Yllättäviä kaksiulotteisia