Gledanje dvodimenzionalnih materialov raste

Andrija i Andjelka - Pripreme za gledanje filma (Junij 2019).

Anonim

So med najtanjšimi strukturami na zemlji: "dvodimenzionalni materiali" so kristali, ki so sestavljeni iz samo ene ali nekaj slojev atomov. Pogosto prikažejo nenavadne lastnosti, ki obetajo številne nove aplikacije v optoelektroniki in energetski tehnologiji. Eden od teh materialov je 2-D-molibden sulfid, atomsko tanka plast molibdenov in žveplovih atomov.

Proizvodnja takšnih ultra tankih kristalov je težavna. Proces kristalizacije je odvisen od številnih različnih dejavnikov. V preteklosti so različne tehnike dale precej raznovrstne rezultate, vendar razlogov za to ni bilo mogoče natančno razložiti. Zahvaljujoč novi metodi, ki so jo razvili raziskovalni ekipi TU Wien, Univerza na Dunaju in Joanneum Research na Štajerskem, je zdaj prvič mogoče opazovati proces kristalizacije neposredno pod elektronskim mikroskopom. Metoda je zdaj predstavljena v znanstveni reviji ACS Nano.

Od plina do kristala

"Molibden sulfid se lahko uporablja v prozornih in gibkih sončnih celicah ali za trajnostno ustvarjanje vodika za shranjevanje energije, " pravi vodilni avtor študije Bernhard C. Bayer iz Inštituta za kemijo materialov pri TU Wien. "Za to pa je treba pod nadzorovanimi pogoji vzgajati visokokakovostne kristale".

Običajno se to naredi tako, da se začnejo z atomi v plinasti obliki in jih nato naključno in nestrukturirano kondenzirajo na površini. V drugem koraku so atomi urejeni v redni kristalni obliki - npr. Z ogrevanjem. "Različne kemične reakcije med procesom kristalizacije so še vedno nejasne, zaradi česar je zelo težko razviti boljše proizvodne metode za takšne 2-D materiale", pravi Bayer.

Zahvaljujoč novi metodi bi bilo treba zdaj natančno preučiti podrobnosti procesa kristalizacije. "To pomeni, da ni več potrebno eksperimentirati s preskusom in napakami, ampak zaradi boljšega razumevanja procesov, lahko zagotovo rečemo, kako pridobiti želeni izdelek", dodaja Bayer.

Grafen kot substrat

Najprej so molibden in žveplo naključno nameščeni na membrani iz grafena. Grafen je verjetno najbolj znan od 2-D materialov - kristal z debelino le ene atomske plasti, ki jo sestavljajo atomi ogljika, razporejeni v mrežastih rešetkih. Nato naključno razporejeni atomi molibdena in žvepla delujejo v elektronskem mikroskopu s finim elektronskim snopom. Isti elektronski žarek se lahko uporablja hkrati, da se slika proces in začne postopek kristalizacije.

Na ta način je zdaj mogoče prvič opaziti, kako se atomi premikajo in prerazporedijo med rastjo materiala z debelino le dveh atomskih slojev. "Pri tem lahko vidimo, da najbolj termodinamično stabilna konfiguracija ni vedno nujno končno stanje, " pravi Bayer. Različni kristalni dogovori tekmujejo drug z drugim, se preoblikujeta in zamenjajo druga drugo. "Zato je zdaj jasno, zakaj so prejšnje preiskave imele tako različne rezultate. Ukvarjamo se s kompleksnim, dinamičnim procesom." Nove ugotovitve bodo pomagale prilagoditi strukturo 2-D materialov natančneje zahtevam za uporabo v prihodnosti, tako da bodo ciljno usmerjene v preurejalne procese.

menu
menu