Materjalid, mille paksus on üks aatom, pole veel teaduslaboritest kaugemale jõudnud, kuid nende väljavaated on väga eredad. Grafeeni võidukäigust inspireerituna hakkasid füüsikud leiutama muid kahemõõtmelisi struktuure, mis võiksid leida väga ootamatuid rakendusi.
2D materjal muudab elektroonilise seadme veelgi miniatuurseks. See on tema eelis - ja mitte ainus - tavaliste mahukate kehade ees. Ülim õhuke ainekiht omandab uusi optilisi, mehaanilisi ja elektroonilisi omadusi.
Kujutage ette tühja raamaturiiulit. Ilmselt saab raamatuid panna ainult riiulitele. Sel juhul on need energiaväärtused, mis muutuvad elektronidele kättesaadavaks, kui keha suurus on vähendatud miinimumväärtusteni, näiteks aatomi läbimõõduga. Nii avaldub mõõtmete kvantimise põhimõte.
Grafeenivõileib muutub …
Praeguseks loodud kahemõõtmelistest materjalidest on ainult grafeenil kaubanduslikud väljavaated. Lisaks teevad teadlased ettepaneku mitte piirata selle materjali ulatust elektroonikaga. Kuidas oleks grafeenist kererüüdega? Esmapilgul on idee kummaline - on see ju pehme materjal, tegelikult grafiit, millest valmistatakse pliiatsijooni. Kuid kahel üksteisega virnastatud grafeenikihil on täiesti hämmastavad omadused: erakorraline karedus, kui neile survet avaldatakse, ja paindlikkus pärast löögi nõrgendamist. Seda näitasid hiljuti USA ja Euroopa teadlased. Kahekihilise grafeeni moodustamiseks lõid nad teemantvardaga rõhu ühe kuni 10 gigapaskalini, mis on võrreldav saja ruutmeetrise plaadi langusega pinna ruutmeetri kohta.
Kuid kolme, nelja ja viie grafeenikihi struktuuridel selliseid omadusi ei olnud. Selgus, et uue materjali ebaharilik tugevus on tingitud elektronorbitaalide "kuju" muutumisest, mis on võimatu teistes kihtide konfiguratsioonides.
Reklaamvideo:
Lame pirn ja paindlik ekraan
Kaasaegsete ekraanitootjate moto on “õhem, paindlikum, heledam”, mis tähendab, et nad võivad 2D-materjalide vastu huvi tunda. Aga kuidas panna neid eredalt särama? Sellele järgnesid Viini ülikooli spetsialistid, kes töötasid välja ühe aatomi paksusega molübdeensulfiidist (MoS2) valmistatud valgusallika.
Molübdeendisulfiidi molekulaarstruktuur / Depositphotos / ogwen.
Füüsikud kinnitasid metallelektroodid selle aine ühekihilise kihina ja hõlmasid kogu struktuuri vaakumis. Selle kaudu elektrivoolu läbi lastes sundisid nad molübdeensulfiidi soojenema ja valgust eraldama. Tõsi, ainult osa filmist säras, mille pikkus ei ületanud 150 nanomeetrit. Kuid hirmus häda on alanud! Uuringu autorid lubavad kasvatada kahemõõtmelist molübdeensulfiidi autentsemaks, testida sellel uut tüüpi valgust emiteerivat ainet ja siis võib olla võimalik integreerida see mikrolülitustesse, millest ühel päeval valmivad elastsed ja eredad ekraanid, mille paksus on üks aatom.
