Materiały o grubości jednego atomu nie wyszły jeszcze poza laboratoria naukowe, ale ich perspektywy są bardzo jasne. Zainspirowani triumfem grafenu, fizycy zaczęli wymyślać inne dwuwymiarowe struktury, które mogły znaleźć bardzo nieoczekiwane zastosowania.
Materiał 2D sprawia, że urządzenie elektroniczne jest jeszcze bardziej zminiaturyzowane. To jego przewaga - i nie jedyna - nad zwykłymi, obszernymi korpusami. Ultracienka warstwa materii zyskuje nowe właściwości optyczne, mechaniczne i elektroniczne.
Wyobraź sobie pusty regał. Oczywiście książki można postawić tylko na półkach. W tym przypadku są to wartości energii, które stają się dostępne dla elektronów, jeśli rozmiar ciała zostanie zredukowany do wartości minimalnych, na przykład do średnicy atomu. W ten sposób objawia się zasada kwantyzacji wymiarowej.
Kanapka grafenowa zmienia się …
Z dotychczas stworzonych dwuwymiarowych materiałów tylko grafen ma perspektywy komercyjne. Ponadto naukowcy proponują, aby nie ograniczać zakresu tego materiału do elektroniki. A co z kamizelką ochronną z grafenu? Na pierwszy rzut oka pomysł jest dziwny - w końcu to miękki materiał, a właściwie grafit, z którego wykonane są ołówki. Ale dwie warstwy grafenu, ułożone razem, wykażą absolutnie niesamowite właściwości: niezwykłą twardość po przyłożeniu do nich nacisku i elastyczność po osłabieniu uderzenia. Pokazali to niedawno naukowcy ze Stanów Zjednoczonych i Europy. Aby uformować dwuwarstwowy grafen, za pomocą diamentowego pręta wytworzyli ciśnienie od jednego do 10 gigapaskali, co jest porównywalne do upadku stuttonowej płyty na metr kwadratowy powierzchni.
Jednak struktury trzech, czterech i pięciu warstw grafenu nie wykazały takich właściwości. Okazało się, że niezwykła wytrzymałość nowego materiału wynika ze zmiany „kształtu” orbitali elektronowych, co jest niemożliwe w innych konfiguracjach warstw.
Film promocyjny:
Płaska żarówka i elastyczny wyświetlacz
„Cieńszy, bardziej elastyczny, jaśniejszy” to motto współczesnych producentów wyświetlaczy, co oznacza, że mogą zainteresować się materiałami 2D. Ale jak sprawić, by świeciły jasno? Udało się to specjalistom z Uniwersytetu Wiedeńskiego, którzy opracowali źródło światła wykonane z siarczku molibdenu (MoS2) o grubości jednego atomu.
Rysunek struktury molekularnej dwusiarczku molibdenu / Depositphotos / ogwen.
Fizycy przymocowali metalowe elektrody do monowarstwy tej substancji i zawiesili całą strukturę w próżni. Przepuszczając przez nią prąd elektryczny, zmusili siarczek molibdenu do podgrzania i emisji światła. To prawda, że świeciła tylko część folii, której długość nie przekraczała 150 nanometrów. Ale zaczęły się straszne kłopoty! Autorzy badania obiecują wyhodować bardziej autentyczny dwuwymiarowy siarczek molibdenu, przetestować na nim nowy typ emitera światła, a następnie być może uda się zintegrować go z mikroukładami, z których pewnego dnia zostaną wyprodukowane elastyczne i jasne wyświetlacze o grubości jednego atomu.