Ark med vismut, gallium, indium, tin og bly kan nu fremstilles kun et par atomer tykke ved at knuse dem ved en høj temperatur og tryk mellem to safirer
Et to-atom-tykt lag af vismut-klemt mellem to lag molybdæn-disulfid
Ark af metal kun to atomer tykke kan produceres ved at klemme smeltede dråber ved stort tryk mellem to safirer. Forskerne, der udviklede processen, siger, at de usædvanlige materialer kunne have applikationer inden for industriel kemi, optik og computere.
Sidste år oprettede forskere et guldark, der var et enkelt atomtyk, som de kaldte “Goldene” efter grafen, et materiale lavet af et enkelt lag carbonatomer. Sådanne materialer er blevet beskrevet som to-dimensionelle, da de er så tynde som kemisk muligt.
Men at lave andre 2D -metaller havde ikke været muligt indtil nu. Den nye teknik, der er udviklet af Luojun Du ved det kinesiske videnskabsakademi og hans kolleger, kan skabe 2D ark med vismut, gallium, indium, tin og bly, der er lige så tynde som deres atombindinger tillader.
For at klemme metallet brugte forskerne to ekstremt flade safirkrystaller med et tyndt lag molybdæn disulfid (MOS2) som kæber fra en skruestik. De placerede pulveriseret metal mellem disse kæber, opvarmede det op til 400 ° C, indtil det dannede en dråbe, knuste det derefter med et enormt tryk på op til 200 megapascaler. Metallet blev komprimeret, indtil det var et par atomer tykke – eller, i tilfælde af vismut, kun to – derefter lov til at afkøle. Da trykket blev fjernet, blev 2D -metallet klemt mellem MOS2 ark, der derefter gled væk fra safirerne.
Du siger, at processen blev udtænkt for otte år siden, men bar for nylig frugt, da holdet opdagede, at MOS2 Lag holdt de tynde metalplader stabile. ”Et enkelt lag af fritstående metalatomer er simpelthen ustabil fra et termodynamisk synspunkt. Derfor skulle vi (måtte) udvikle helt nye teknikker, ”siger Du. “Processen virker enkel, men den fungerer.”
Ud over at lave ekstremt tynde lag af atomer var forskerne i stand til at finjustere pressetrykket og fremstille metalplader tre, fire eller flere atomer tykke med præcision.
2D-metaller kunne have usædvanlige egenskaber, der hjælper forskere med at udforske makroskopiske kvantefænomener og superledelse, siger DU, og kan føre til ultra-lave effekttransistorer, gennemsigtige skærme for computere og ekstremt effektive katalysatorer for kemiske reaktioner.
Et spørgsmål er, at MOS2 Indkapsling af metalpladen kan ikke let fjernes. Du siger, at dette kan være problematisk for nogle applikationer, men eksperimenter antyder, at de ikke påvirker elektrisk ledningsevne, så de ikke ville forhindre, at 2D -metallet bruges i elektroniske enheder.