צפייה בחומרים דו-ממדיים גדלה

Anonim

הם בין המבנים הדקים ביותר בעולם: "חומרים דו מימדיים" הם גבישים המורכבים רק משכבה אחת או כמה שכבות של אטומים. לעתים קרובות הם מציגים מאפיינים יוצאי דופן, מבטיחים יישומים חדשים רבים בתחום האלקטרוניקה האופטו וטכנולוגיית האנרגיה. אחד החומרים הללו הוא 2-D- מוליבדן גפרתי, שכבה דקה אטומית של מוליבדן וגופרית אטומים.

הייצור של גבישים רזה כזו קשה. תהליך ההתגבשות תלוי בגורמים שונים. בעבר, טכניקות שונות הניבו תוצאות מגוונות למדי, אבל הסיבות לכך לא ניתן להסביר במדויק. הודות לשיטה חדשה שפותחה על ידי צוותי מחקר ב TU וינה, אוניברסיטת וינה ו Joanneum מחקר שטיריה, בפעם הראשונה אי פעם זה עכשיו ניתן לצפות בתהליך התגבשות ישירות תחת מיקרוסקופ אלקטרונים. השיטה הוצגה כעת בכתב העת המדעי ACS Nano.

מגז לגביש

"גופרית מוליבדן ניתן להשתמש בתאים סולריים שקופים וגמישים או עבור מימן להפקת קיימא לאחסון אנרגיה", אומר המחבר הראשי של המחקר, ברנהרד ג באייר מהמכון לכימיה חומרים ב TU וינה. "כדי לעשות זאת, עם זאת, גבישים באיכות גבוהה חייב להיות מבוגר בתנאים מבוקרים."

בדרך כלל זה נעשה על ידי מתחיל עם אטומים בצורה גזי ולאחר מכן עיבוי אותם על פני השטח באופן אקראי ולא מובנה. בשלב השני, האטומים מסודרים בצורת גביש קבוע - באמצעות חימום, למשל. "תגובות כימיות מגוונות במהלך תהליך התגבשות הם, עם זאת, עדיין לא ברור, מה שעושה את זה מאוד קשה לפתח שיטות ייצור טובות יותר עבור חומרים דו-ממדיים מסוג זה", קובע באייר.

הודות לשיטה חדשה, עם זאת, עכשיו אפשר עכשיו ללמוד במדויק את הפרטים של תהליך התגבשות. "זה אומר שזה כבר לא הכרחי להתנסות באמצעות ניסוי וטעייה, אבל בזכות הבנה עמוקה יותר של התהליכים, אנחנו יכולים לומר בוודאות איך להשיג את המוצר הרצוי", מוסיף באייר.

גרפן כמצע

ראשית, מוליבדן וגופרית ממוקמים באופן אקראי על קרום עשוי גראפן. גרפן הוא כנראה הידועה ביותר של חומרים 2-D - גביש עם עובי של רק שכבת אטום אחת המורכבת של אטומי פחמן מסודרים בסריג חלת דבש. מסודרים באופן אקראי mlyybdenum ואטומים גופרית מנוצלים אז במיקרוסקופ אלקטרונים עם קרן אלקטרונים בסדר. אותה קרן אלקטרונים ניתן להשתמש בו זמנית כדי לדמיין את התהליך כדי ליזום את תהליך התגבשות.

כך זה הפך להיות אפשרי בפעם הראשונה כדי לבחון באופן ישיר כיצד האטומים לזוז לסדר מחדש במהלך הצמיחה של החומר עם עובי של שתי שכבות אטומית בלבד. "בעשותנו כך, אנו יכולים לראות כי תצורה יציבה תרמודינמית ביותר לא בהכרח בהכרח צריך להיות המצב הסופי", אומר באייר. סידורי גביש שונים מתחרים זה בזה, הופכים זה לזה ומחליפים זה את זה. "לכן, עכשיו ברור מדוע חקירות קודמות היו תוצאות משתנות כאלה, אנחנו מתמודדים עם תהליך מורכב ודינמי". הממצאים החדשים יסייעו להתאים את מבנה החומרים הדו-ממדיים ליתר דיוק לדרישות היישום בעתיד על ידי הפרעה לתהליכי הסידור מחדש באופן ממוקד.

menu
menu