Новый метод для того чтобы изолировать атомной листов и создания новых материалов

Двумерные материалы из слоистой ван-дер-Ваальса (vdw) по кристаллы обладают большим потенциалом для электронных, оптоэлектронных и квантовых приборов, но/их производства была ограничена из-за отсутствия высокопроизводительных методов для очищения монокристаллических монослоев с достаточным объемом и высоким качеством. Исследователи Колумбийского университета, сегодня в науке, что они изобрели новый способ-используя ультраплоский золотых пленок — разбирать СВД один слой кристаллов слоем монослоев с рядом-единство урожайность и размеры ограничены только основную размеры кристаллов.

В монослои, полученные с помощью этого метода, имеют такое же высокое качество, как те, которые создаются обычными «скотч» пилинг, но примерно в миллион раз больше. В монослои могут быть собраны в макроскопических искусственных сооружений, со свойствами, не легко созданы в выращенных объемных кристаллов. Например, слои дисульфида молибдена могут быть совмещены друг с другом так, что результирующий стек не хватает зеркальной симметрии и в результате демонстрирует сильно нелинейно-оптического отклика, где она поглощает красный свет и излучает ультрафиолетовый свет, называемый процесс генерации второй гармоники.

«Такой подход приведет нас на один шаг ближе к массовому производству макроскопических монослоев и объемных-как искусственных материалов с управляемыми свойствами», — говорит соавтор ПИ Джеймс Хон, Ван Фонг-Джен профессор машиностроения в Колумбийском университете машиностроения.

Открытие 15 лет назад, что один атомный листов углерод — графен — может быть легко отделена от объемных кристаллов графита и учился как идеально 2D материалов был удостоен Нобелевской премии 2010 по физике. С тех пор ученые во всем мире изучали свойства и применение широкого спектра 2D материалы, и узнали, как объединить эти слои укладывают гетероструктур, которые по сути сами новые гибридные материалы. Оригинальный скотч разработанный метод получения графена, который использует полимерный клей растащить кристаллы, легко реализовать, но это не хорошо контролируемых и производит 2D листы ограниченного размера-обычно десятки микрон, или размер сечения волос.

Серьезной проблемой для области и будущее производство, как масштабировать этот процесс в гораздо больших размерах в детерминированный процесс, который производит 2D листы по требованию. Доминирующим подходом к расширению масштабов производства 2D материалов стал рост тонких пленок, которая принесла большие успехи, но по-прежнему сталкивается с трудностями в материал, качество, воспроизводимость и температуре. Другие исследовательские группы начали использовать золото для отшелушивания большого 2D листов, но используют подходы, либо оставить 2D листы на золотых подложках или привлекать промежуточных ступеней испарения горячих атомов золота, которые повреждают 2D материалы.

«В нашем исследовании, мы были вдохновлены полупроводниковой промышленности, что делает сверхчистых кремниевых пластин, используемых для компьютерных чипов путем выращивания крупных монокристаллов и нарезая их на тонкие диски», — говорит ведущий ПИ Сяоян Жу Говард семье профессора нанонауки в Колумбии кафедры химии. «Наш подход делает это на атомном уровне: мы начинаем с высокой чистоты кристаллического слоистого материала и отслаиваться слой за слоем, добиваясь высокой чистоты 2D листы, что такие же размеры, как и родитель Кристалл».

Исследователи взяли пример с лауреатом Нобелевской премии способ скотча и разработали ультраплоский золотые ленты вместо клея полимерная лента. Атомарно гладкой поверхности золота придерживается сильно и равномерно к кристаллической поверхности 2D материал и разбирает ее слой за слоем. Слои имеют тот же размер и размеры, как и оригинальный Кристалл, обеспечивая степень контроля гораздо дальше, чем это достижимо с помощью скотча.

«Метод золотой ленты является достаточно мягким, что полученные хлопья имеют такое же качество, как те, сделанные техника скотча», — говорит научный исследователь Фанг Лю, ведущий автор на бумаге. «И что особенно интересно, это то, что мы можем сложить эти атомарно тонких вафель в любом желаемом порядке и ориентации, чтобы создать совершенно новый класс искусственных материалов».

Работа проводилась в центре для точной сборки Superstratic и особенности синтеза твердых тел, материаловедение научно-исследовательский центр, финансируемый Национальным научным фондом и LED-Хона. Исследовательского проекта используются общие объекты, эксплуатируемые по инициативе колумбийского нано.

На почве недавних впечатляющих успехов в «twistronics,» команда теперь изучает добавив небольшое вращение между слоями в этих искусственных материалов. Поступая таким образом, они надеются достигнуть в макро-масштабе замечательный контроль над квантовыми свойствами, такими как сверхпроводимость, которая недавно была продемонстрирована в микрометр размера хлопьев. Они также работают, чтобы расширить свои новой методики в общий метод для всех типов слоистых материалов, и, глядя на потенциал роботизации для массового производства и коммерциализации.

сделать разницу: спонсорские возможности