دو بعدی مواد از لایه های van der Waals (vdW) کریستال نگه داشتن وعده های بزرگ به صورت الکترونیکی نوری و کوانتومی دستگاه اما ساخت/تولید آنها محدود شده است و عدم high-throughput تکنیک برای لایه برداری تک کریستال monolayers با اندازه کافی و با کیفیت بالا. محققان دانشگاه کلمبیا در گزارش امروز در علم است که آنها را ابداع یک روش جدید — با استفاده از ultraflat طلا فیلم-به هم ریختن vdW تک کریستال ها لایه های به monolayers با نزدیکی-وحدت عملکرد و با ابعاد محدود تنها با انبوه کریستال اندازه.

این monolayers تولید شده با استفاده از این روش باید همان کیفیت بالا به عنوان کسانی که ایجاد شده توسط متعارف “چسب نواری” لایه برداری اما تقریبا یک میلیون بار بزرگتر است. این monolayers مونتاژ می تواند به ماکروسکوپی سازه های مصنوعی, با خواص نه به راحتی ایجاد شده در رشد مرسوم فله کریستال. مثلا لایه های دی سولفید مولیبدن می تواند هم تراز با یکدیگر به طوری که منجر به پشته فاقد آینه-تقارن و به عنوان یک نتیجه نشان می دهد به شدت غیر خطی نوری پاسخ, که در آن جذب نور قرمز ساطع می کند نور ماوراء بنفش از یک فرایند شناخته شده به عنوان هارمونيک دوم.

“این رویکرد به ما طول می کشد یک گام نزدیک تر به تولید انبوه ماکروسکوپی monolayers و فله مانند مواد مصنوعی با کنترل خواص می گوید:” co-PI جیمز با سنگ تیز کردن وانگ Fong-Jen استاد مهندسی مکانیک در دانشگاه کلمبیا مهندسی.

کشف 15 سال پیش که تک اتمی ورق کربن — گرافن — می تواند به راحتی از هم جدا فله کریستال از گرافیت و مطالعه به عنوان کامل 2D مواد به رسمیت شناخته شد با 2010 جایزه نوبل در فیزیک. پس از آن محققان در سراسر جهان را مورد مطالعه خواص و کاربردهای طیف گسترده ای از 2D مواد و آموخته است که چگونه به ترکیب این لایه ها به انباشته heterostructures که اساسا ترکیبی جدید مواد خود را. اصلی چسب نواری روش توسعه یافته برای گرافن که با استفاده از چسب های پلیمری برای جدا کریستال است که آسان به پیاده سازی است اما نه به خوبی کنترل شده و تولید 2D ورق از اندازه محدود — به طور معمول ده میکرومتر در سراسر و یا به اندازه یک مقطع از یک رشته مو.

یک چالش عمده برای این رشته و آینده تولید این است که چگونه به مقیاس این فرایند به اندازه خیلی بزرگتر در یک قطعی روند که تولید 2D ورق در تقاضا. رویکرد غالب به پوسته پوسته شدن تولید 2D مواد شده است رشد لايه نازک است که به همراه داشت به موفقیت های بزرگ اما هنوز هم چالش ها در مواد با کیفیت تکرارپذيری و درجه حرارت مورد نیاز است. دیگر گروه های تحقیقاتی پیشگام استفاده از طلا برای لایه برداری بزرگ 2D ورق اما باید با استفاده از روش های است که یا ترک 2D ورق طلا بسترهای یا متوسط شامل مراحل تبخیر داغ طلا اتم که آسیب 2D مواد.

“در مطالعه ما ما با الهام از صنعت نیمه رسانا است که باعث می شود ultrapure ویفر سیلیکون استفاده می شود برای تراشه های کامپیوتری با رشد بزرگ تک کریستال ها و برش آنها را به نازک شدن دیسک می گوید:” منجر PI Xiaoyang زو Howard خانواده استاد علوم نانو در کلمبیا را در گروه شیمی. “رویکرد ما این کار را در مقیاس اتمی: ما شروع با بالا خلوص کریستال از یک لایه مواد و پوست کردن یک لایه در یک زمان دستیابی به خلوص بالا 2D ورق که همان ابعاد به عنوان پدر و مادر کریستال.”

محققان زمان نشانه خود را از برنده جایزه نوبل چسب نواری روش و توسعه ultraflat طلا به جای نوار چسب پلیمری نوار. این اتمی تخت طلا سطح پایبند به شدت و یکنواخت به کریستالی سطح 2D مواد و پرس آن را لایه به لایه. لایه ها به همان اندازه و ابعاد به عنوان اصلی کریستال — ارائه یک رشته از کنترل به مراتب فراتر از آنچه که در دست یافتنی با استفاده از چسب نواری.

“طلا نوار روش این است که به اندازه کافی آرام است که در نتیجه تکه های همان کیفیت به عنوان کسانی که ساخته شده توسط چسب نواری روش می گوید:” محقق فوق دکترا Fang Liu نویسنده سرب و روی کاغذ. “و آنچه به خصوص هیجان انگیز است که ما می توانیم پشته این اتمی نازک ویفر در هر جهت مورد نظر و جهت گیری برای تولید یک کلاس جدید از مواد مصنوعی است.”

این کار انجام شد در مرکز دقت مونتاژ Superstratic و Superatomic مواد جامد یک علم مواد و مهندسی مرکز تحقیقات بودجه توسط بنیاد ملی علوم و رهبری با سنگ تیز کردن. این پروژه تحقیقاتی با استفاده از امکانات مشترک که توسط کلمبیا نانو ابتکار.

انگیزه های اخیر پیشرفت های هیجان انگیز در “twistronics” تیم در حال حاضر کاوش اضافه کردن چرخش کوچک بین لایه ها در این مواد مصنوعی ، در انجام این کار آنها را به امید رسیدن به یک کلان مقیاس قابل توجهی کنترل کوانتومی خواص مانند ابررسانایی که به تازگی نشان داده شده است در میکرومتر-اندازه دانه. آنها نیز کار خود را به گسترش تکنیک جدید به یک روش عمومی برای تمام انواع لایه مواد و به دنبال بالقوه رباتیک اتوماسیون برای تولید در مقیاس بزرگ و تجاری.

داستان منبع:

مواد ارائه شده توسط دانشگاه کلمبیا دانشکده مهندسی و علوم کاربردی. Original نوشته شده توسط هالی Evarts. توجه داشته باشید: محتوا ممکن است برای ویرایش سبک و طول.

tinyurlis.gdv.gdv.htu.nuclck.ruulvis.netshrtco.detny.im