Nye forskningsresultater om grafen

Todimensionelle materialer lover revolutionerende fremskridt inden for elektronik og fotonik, men mange af de mest lovende kandidater nedbrydes inden for få sekunder efter eksponering for luft, hvilket gør dem praktisk talt uegnede til forskning eller integration i praktiske teknologier. Overgangsmetaldihalogenider er en yderst attraktiv, men udfordrende klasse af materialer; deres forudsagte egenskaber er velegnede til næste generations enheder, men deres ekstremt høje reaktivitet i luft hindrer endda karakterisering af deres grundlæggende struktur.

Forskere ved National Graphene Institute ved University of Manchester har nu for første gang opnået billeddannelse i atomopløsning af monolags overgangsmetaldiiodider ved at skabe grafenforseglede TEM-prøver, der forhindrer disse meget reaktive materialer i at nedbrydes ved kontakt med luft.

Denne forskning, offentliggjort i ACS Nano, viser, at fuldstændigt indkapslede krystaller i grafen bevarer atomisk rene grænseflader og forlænger deres levetid fra sekunder til måneder.

Denne evne stammer fra en forbedring af den uorganiske stempeloverførselsmetode, der tidligere er udviklet og rapporteret af teamet i *Nature Electronics*, som lægger grundlaget for at producere stabile, forseglede prøver.

"Oprindeligt var det næsten umuligt at håndtere disse materialer, fordi de ville blive fuldstændig ødelagt inden for få sekunder efter eksponering for luft, hvilket gjorde traditionelle forberedelsesmetoder simpelthen ubrugelige," forklarede Dr. Wendong Wang, som var involveret i udviklingen af ​​overførselsteknologien og forberedelsen af ​​de relevante prøver. "Vores metode beskytter prøverne uden unødvendige overførselstrin. Den muliggør forberedelse af prøver, der ikke kun kan bevares i timer, men også i måneder, og som kan overføres internationalt mellem forskellige institutioner, hvilket løser en stor flaskehals inden for todimensionel materialeforskning."

"Når vi var i stand til at forberede stabile prøver, var vi i stand til at lave nogle interessante observationer om disse materialer, herunder at identificere omfattende lokale strukturelle variationer, atomare defektdynamik og kantstrukturudvikling i de tyndeste prøver," sagde Dr. Gareth Teton, der ledede transmissionselektronmikroskopi-billeddannelse og analyse til dette arbejde.

Billede fra University of Manchester

"Strukturen af ​​todimensionelle materialer er tæt forbundet med deres egenskaber. At være i stand til direkte at observere strukturerne af forskellige krystaller (fra monolag til bulktykkelser) og deres defektadfærd forventes at give information til yderligere forskning i disse materialer, og derved frigøre deres potentiale på det teknologiske område."

"Det, der ophidser mig mest, er, at denne forskning åbner op for tidligere utilgængelige videnskabelige områder. Vi ved teoretisk, at mange aktive todimensionelle materialer har enestående ydeevne inden for elektronik, optoelektronik og kvanteapplikationer, men vi har ikke været i stand til at opnå stabile prøver i laboratoriet for at verificere disse forudsigelser," kommenterede professor Roman Grapheneev ved National Grapheneev-instituttet.