Multitasking monolayers legg grunnlaget for enheter som kan gjøre to ting samtidig

Anonim

To-dimensjonale materialer som kan multitask.

Det er resultatet av en ny prosess som naturlig produserer mønstrede monolagere som kan fungere som en base for å skape et bredt utvalg av nye materialer med dual optisk, magnetisk, katalytisk eller sensing evner.

"Mønstret materiale åpner muligheten for å ha to funksjonaliteter i ett enkelt materiale, for eksempel katalysere en kjemisk reaksjon samtidig som den fungerer som en sensor for et andre sett med molekyler, " sa Sokrates Pantelides, William og Nancy McMinn professor i fysikk ved Vanderbilt University, som koordinert forskningen med professor Hong-Jun Gao ved Institutt for fysikk ved Det kinesiske vitenskapsakademiet i Beijing. "Selvfølgelig kan du gjøre noe ved å bruke to materialer ved siden av hverandre, men mønstrede materialer tilbyr et stort utvalg av nye muligheter for enhetsdesignere."

Deres prestasjon er beskrevet i et papir med tittelen "Intrinsically mønstrede todimensjonale materialer for selektiv adsorpsjon av molekyler og nanoklustere", publisert 12. juni i journal Nature Materials .

I elektronikk er todimensjonale (2D) materialer et varmt emne på grunn av deres mange potensielle applikasjoner. Grafen, som består av et enkelt ark med karbonatomer, har fått mest oppmerksomhet, men det har vist seg veldig vanskelig å stille sine kjemiske og elektriske egenskaper. Som et resultat er chalcogenider (materialer som inneholder svovel, selen eller tellurium, som er kjent for deres vidt varierte optiske, elektriske og termiske egenskaper), nå i fokus for verdensomspennende forskning fordi noen av dem naturlig danner monolagere som kan tjene som tomme skifer som er skreddersydd for spesifikke applikasjoner.

Nå har Pantelides og hans medarbeidere vist at monolagere dannet av to chalcogenider (platina-selen og kobber-selen) naturlig kombinerer med nanoskala-presisjon i vekslende trekanter med forskjellige faser: metallisk og halvleder. Fordi hver fase har forskjellige elektriske og kjemiske egenskaper, kan to forskjellige typer molekyler binde seg til overflaten, slik at den kan utføre to funksjoner samtidig.

"Generelt er 2D-materialer" funksjonalisert "for spesifikke applikasjoner ved å adsorbere forskjellige atomer eller molekyler på dem eller ved å legge inn urenheter i deres ellers perfekte krystallinske struktur på samme måte som halvledere som silisium er funksjonalisert ved doping med urenheter, noe som muliggjør fremstilling av elektroniske enheter, for eksempel "chips" som kjører datamaskiner, "forklarer Pantelides. "Vårt nye papir utvider riket av 2D-materialer med ett viktig trinn. Det demonstrerer en måte å fremstille 2D-materialer som gjør at de to faser av materialet kan funksjonaliseres uavhengig."

Eksperimentene ble utført i Gao laboratorium i Beijing, og teoretiske beregninger ble utført på Vanderbilt, US Department of Energy s National Energy Research Scientific Computing Center og University of the Chinese Academy of Sciences.

menu
menu