Nove ugotovitve raziskav o grafenu

Dvodimenzionalni materiali obljubljajo revolucionaren napredek v elektroniki in fotoniki, vendar se veliko najbolj obetavnih kandidatov razgradi v nekaj sekundah po izpostavljenosti zraku, zaradi česar so praktično neprimerni za raziskave ali integracijo v praktične tehnologije. Dihalidi prehodnih kovin so zelo privlačen, a zahteven razred materialov; njihove predvidene lastnosti so zelo primerne za naprave naslednje generacije, vendar njihova izjemno visoka reaktivnost v zraku celo ovira karakterizacijo njihove temeljne strukture.

Raziskovalci na Nacionalnem inštitutu za grafen na Univerzi v Manchestru so zdaj prvič dosegli slikanje z atomsko ločljivostjo enoslojnih dijodidov prehodnih kovin z ustvarjanjem vzorcev TEM, zaprtih z grafenom, ki preprečujejo razgradnjo teh zelo reaktivnih materialov ob stiku z zrakom.

Ta raziskava, objavljena v ACS Nano, dokazuje, da popolna inkapsulacija kristalov v grafen ohranja atomsko čiste vmesnike in podaljša njihovo življenjsko dobo s sekund na mesece.

Ta zmožnost izhaja iz izboljšave metode prenosa anorganskih žigov, ki jo je predhodno razvila in poročala ekipa v *Nature Electronics*, ki postavlja temelje za proizvodnjo stabilnih, zapečatenih vzorcev.

"Na začetku je bilo ravnanje s temi materiali skoraj nemogoče, ker bi bili popolnoma uničeni v nekaj sekundah po izpostavitvi zraku, zaradi česar so tradicionalne metode priprave preprosto neuporabne," je pojasnil dr. Wendong Wang, ki je sodeloval pri razvoju tehnologije prenosa in pripravi ustreznih vzorcev. "Naša metoda ščiti vzorce brez kakršnih koli nepotrebnih korakov prenosa. Omogoča pripravo vzorcev, ki jih je mogoče ohraniti ne le ure, ampak tudi mesece, in jih je mogoče mednarodno prenašati med različnimi institucijami, s čimer se reši veliko ozko grlo na področju raziskovanja dvodimenzionalnih materialov."

"Ko nam je uspelo pripraviti stabilne vzorce, smo lahko naredili nekaj zanimivih opazovanj o teh materialih, vključno z identifikacijo obsežnih lokalnih strukturnih variacij, dinamike atomskih napak in razvoja strukture robov v najtanjših vzorcih," je dejal dr. Gareth Teton, ki je vodil slikanje in analizo transmisijske elektronske mikroskopije za to delo.

Slika Univerze v Manchestru

"Struktura dvodimenzionalnih materialov je tesno povezana z njihovimi lastnostmi. Zato se pričakuje, da bo možnost neposrednega opazovanja struktur različnih kristalov (od enoslojnih do masivnih debelin) in njihovega vedenja pri napakah zagotovila informacije za nadaljnje raziskave teh materialov in s tem sprostila njihov potencial na tehnološkem področju. "

"Najbolj me navdušuje, da ta raziskava odpira prej nedostopna znanstvena področja. Teoretično vemo, da ima veliko aktivnih dvodimenzionalnih materialov izjemno zmogljivost v elektroniki, optoelektroniki in kvantnih aplikacijah, vendar nismo mogli dobiti stabilnih vzorcev v laboratoriju, da bi preverili te napovedi," je komentiral profesor Roman Gorbačov z Nacionalnega inštituta za grafen, ki je vodil raziskavo.