Nové výzkumné poznatky o grafenu

Dvourozměrné materiály slibují revoluční pokrok v elektronice a fotonice, ale mnoho z nejslibnějších kandidátů degraduje během několika sekund po vystavení vzduchu, takže jsou prakticky nevhodné pro výzkum nebo integraci do praktických technologií. Dihalogenidy přechodných kovů jsou vysoce atraktivní a zároveň náročnou třídou materiálů; jejich předpokládané vlastnosti jsou vhodné pro zařízení nové generace, ale jejich extrémně vysoká reaktivita na vzduchu dokonce brání charakterizaci jejich základní struktury.

Výzkumníci z National Graphene Institute na univerzitě v Manchesteru nyní poprvé dosáhli atomového rozlišení jednovrstvých dijodidů přechodných kovů vytvořením vzorků TEM uzavřených grafenem, které zabraňují degradaci těchto vysoce reaktivních materiálů při kontaktu se vzduchem.

Tento výzkum, publikovaný v ACS Nano, ukazuje, že úplné zapouzdření krystalů v grafenu udržuje atomově čistá rozhraní a prodlužuje jejich životnost ze sekund na měsíce.

Tato schopnost pramení z vylepšení metody přenosu anorganických razítek dříve vyvinuté a hlášené týmem v *Nature Electronics*, která pokládá základy pro výrobu stabilních, zapečetěných vzorků.

„Zpočátku byla manipulace s těmito materiály téměř nemožná, protože by byly během několika sekund vystavením vzduchu zcela zničeny, takže tradiční metody přípravy byly jednoduše nepoužitelné,“ vysvětlil Dr. Wendong Wang, který se podílel na vývoji technologie přenosu a přípravě příslušných vzorků. "Naše metoda chrání vzorky bez jakýchkoli zbytečných přenosových kroků. Umožňuje přípravu vzorků, které mohou být uchovány nejen hodiny, ale i měsíce a mohou být mezinárodně přenášeny mezi různými institucemi, což řeší hlavní problém v oblasti výzkumu dvourozměrných materiálů."

"Jakmile jsme byli schopni připravit stabilní vzorky, byli jsme schopni provést několik zajímavých pozorování o těchto materiálech, včetně identifikace rozsáhlých lokálních strukturálních variací, dynamiky atomových defektů a vývoje struktury hran v nejtenčích vzorcích," řekl Dr. Gareth Teton, který vedl zobrazování a analýzu transmisní elektronovou mikroskopií pro tuto práci.

Obrázek University of Manchester

"Struktura dvourozměrných materiálů úzce souvisí s jejich vlastnostmi. Očekává se proto, že možnost přímo pozorovat struktury různých krystalů (od monovrstev až po objemové tloušťky) a jejich defektní chování poskytne informace pro další výzkum těchto materiálů, čímž se uvolní jejich potenciál v technologické oblasti."

"Nejvíc mě vzrušuje, že tento výzkum otevírá dříve nepřístupné vědecké oblasti. Teoreticky víme, že mnoho aktivních dvourozměrných materiálů má vynikající výkon v elektronice, optoelektronice a kvantových aplikacích, ale nepodařilo se nám získat stabilní vzorky v laboratoři, abychom tyto předpovědi ověřili," komentoval profesor Roman Gorbačov z National Graphene Institute, který výzkum vedl.