Nazaj v 2D

Raziskovalke in raziskovalci iz oddelka za mehansko inženirstvo tehnološkega inštituta v Massachusettsu so pred kratkim objavili članek o novem načinu, ki bi pohitril in poenostavil izdelovanje 2D-materialov.

Vse od leta 2003, ko smo s sintezo grafena prvič prišli v stik z 2D-materialom, so se raziskave na tem področju razcvetele. 2D-materiali so veliki nekaj milimetrov v premeru, a njihova glavna značilnost je, da v širino merijo le za velikost enega atoma, torej gre za material debeline enega atoma.

Veliko raziskav je bilo narejenih zato, da bi poleg grafena, ki je sestavljen izključno iz ogljika, lahko pridobili podobne materiale tudi iz drugih atomov. Tako sta bili uspešni sintezi na primer molibdenovega disulfida in tungstenovega disulfida, ki imata podobno strukturo.

Ti enoatomarno debeli materiali so še posebej zanimivi zato, ker jih lahko skupaj zlagamo kot legokocke in imajo tako zelo uporabne značilnosti na področju elektronike. Tako zlaganje omogoča močne vezi med atomi v ravnini in dokaj šibke vezi med ravninami samimi.

Zato da bi prilagodili take skupke za specifičen namen uporabe, je ključnega pomena, da lahko značilnosti le-teh učinkovito uravnavamo. Za nadaljnjo uporabo je potrebno čim natančneje izolirati 2D-material v enoslojen film, več teh pa lahko kasneje zlagamo skupaj.

Do sedaj je bila najpogostejša metoda takega izoliranja tako imenovana “adhesive-tape” metoda. Ta preprosto deluje tako, da lepilni trak ponavljajoče zavijajo in odvijajo, da bi ločili različne plasti kristala med seboj. Poleg časovne potratnosti je ta metoda zelo neučinkovita, saj so ploščine tako dobljenih filmov zelo majhne. Poleg tega metoda ne more zanesljivo proizvesti enoslojnih 2D-kristalov iz nekoliko večjih kosov izvornega materiala.

Mednarodna raziskovalna skupina inštituta v Massachusettu je v članku, ki je bil objavljen v reviji Science, predstavila, kako iz večjih kosov kristalov pridobiti 2D-enoslojne heterostrukture z do 5 centimetrov v premeru. Metodo so poimenovali Layer-resolved splitting in je lahko uporabljena za katerokoli proizvajanje 2D-materiala.

Najprej so razvili nekoliko debelejši sloj 2D-materiala na tanki ploščici, nato so nanj položili nikljev lepilni trak in spodnjo nosilno tanko ploščico zamenjali še z enim nikljevim trakom. Proces so ponovili tolikokrat, da je na nosilni ploščici ostal le še en sloj enoatomarnega filma. Tak proces je učinkovit in izveden v nekaj minutah.

Ena izmed vznemirljivejših aplikacij tako dobljenih 2D-materialov je posledica njihovih polprevodniških lastnosti. Lahko bi jih uporabili za izdelavo ultra tankih, prožnih, prozornih in nosljivih elektronskih naprav.

Tako 2D-napravo bi si z veseljem lastila tudi Dunia.