Nové výskumné zistenia o graféne

Dvojrozmerné materiály sľubujú revolučný pokrok v elektronike a fotonike, ale mnohé z najsľubnejších kandidátov degradujú v priebehu niekoľkých sekúnd po vystavení vzduchu, čo ich robí prakticky nevhodnými na výskum alebo integráciu do praktických technológií. Dihalogenidy prechodných kovov sú vysoko atraktívnou a zároveň náročnou triedou materiálov; ich predpokladané vlastnosti sú vhodné pre zariadenia novej generácie, ale ich extrémne vysoká reaktivita vo vzduchu dokonca bráni charakterizácii ich základnej štruktúry.

Výskumníci z Národného inštitútu grafénu na Univerzite v Manchestri teraz po prvýkrát dosiahli atómové rozlíšenie jednovrstvových dijodidov prechodných kovov vytvorením vzoriek TEM uzavretých grafénom, ktoré zabraňujú degradácii týchto vysoko reaktívnych materiálov pri kontakte so vzduchom.

Tento výskum, publikovaný v ACS Nano, dokazuje, že úplné zapuzdrenie kryštálov v graféne udržiava atómovo čisté rozhrania a predlžuje ich životnosť zo sekúnd na mesiace.

Táto schopnosť pramení zo zlepšenia metódy prenosu anorganických pečiatok, ktorá bola predtým vyvinutá a ohlásená tímom v *Nature Electronics*, čo predstavuje základ pre výrobu stabilných, zapečatených vzoriek.

"Spočiatku bola manipulácia s týmito materiálmi takmer nemožná, pretože by boli úplne zničené v priebehu niekoľkých sekúnd po vystavení vzduchu, čím sa tradičné metódy prípravy stali jednoducho nepoužiteľné," vysvetlil Dr. Wendong Wang, ktorý sa podieľal na vývoji technológie prenosu a príprave príslušných vzoriek. "Naša metóda chráni vzorky bez akýchkoľvek zbytočných krokov prenosu. Umožňuje prípravu vzoriek, ktoré môžu byť uchované nielen hodiny, ale aj mesiace a môžu byť medzinárodne prenášané medzi rôznymi inštitúciami, čím sa rieši veľké úzke miesto v oblasti výskumu dvojrozmerných materiálov."

"Keď sme boli schopní pripraviť stabilné vzorky, boli sme schopní urobiť niekoľko zaujímavých pozorovaní o týchto materiáloch, vrátane identifikácie rozsiahlych lokálnych štrukturálnych variácií, dynamiky atómových defektov a vývoja okrajovej štruktúry v najtenších vzorkách," povedal Dr. Gareth Teton, ktorý viedol zobrazovanie a analýzu transmisnou elektrónovou mikroskopiou pre túto prácu.

Obrázok univerzity v Manchestri

"Štruktúra dvojrozmerných materiálov úzko súvisí s ich vlastnosťami. Preto sa očakáva, že schopnosť priamo pozorovať štruktúry rôznych kryštálov (od monovrstiev po objemové hrúbky) a ich chybné správanie poskytne informácie pre ďalší výskum týchto materiálov, čím sa uvoľní ich potenciál v technologickej oblasti."

"Najviac ma vzrušuje to, že tento výskum otvára predtým nedostupné vedecké oblasti. Teoreticky vieme, že mnohé aktívne dvojrozmerné materiály majú vynikajúci výkon v elektronike, optoelektronike a kvantových aplikáciách, ale v laboratóriu sa nám nepodarilo získať stabilné vzorky na overenie týchto predpovedí," komentoval profesor Roman Gorbačov z Národného inštitútu grafénu, ktorý výskum viedol.