Materiály o tloušťce jednoho atomu dosud nepřekročily vědecké laboratoře, ale jejich vyhlídky jsou velmi jasné. Fyzici se inspirovali triumfem grafenu a začali vymýšlet další dvourozměrné struktury, které by našli velmi neočekávané aplikace.
Díky 2D materiálu je elektronické zařízení ještě miniaturizovanější. To je jeho výhoda - a ne jediné - oproti obyčejným objemným tělům. Ultratenká vrstva hmoty získává nové optické, mechanické a elektronické vlastnosti.
Představte si prázdnou knihovnu. Knihy lze samozřejmě vkládat pouze na police. V tomto případě jsou to energetické hodnoty, které se stanou dostupnými pro elektrony, pokud je velikost těla snížena na minimální hodnoty, například na průměr atomu. Takto se projevuje princip dimenzionální kvantizace.
Grafenový sendvič se otočí …
Z dosud vytvořených dvourozměrných materiálů má obchodní potenciál pouze grafen. Vědci navíc navrhují neomezovat rozsah tohoto materiálu na elektroniku. Co takhle brnění z grafenu? Na první pohled je tato myšlenka podivná - koneckonců je to měkký materiál, ve skutečnosti grafit, ze kterého se vyrábějí tužkové vodiče. Ale dvě vrstvy grafenu, naskládané dohromady, budou ukazovat naprosto úžasné vlastnosti: mimořádná tvrdost, když na ně působí tlak, a flexibilita po oslabení dopadu. To nedávno ukázali vědci ze Spojených států a Evropy. Aby vytvořili dvouvrstvý grafen, vytvořili tlak od jedné do 10 gigapascalů s diamantovou tyčí, která je srovnatelná s pádem stovky tunových desek na metr čtvereční povrchu.
Struktury tří, čtyř a pěti grafenových vrstev však takové vlastnosti nevykazovaly. Ukázalo se, že neobvyklá síla nového materiálu je způsobena změnou „tvaru“elektronových orbitálů, což je v jiných konfiguracích vrstev nemožné.
Propagační video:
Plochá žárovka a flexibilní displej
„Tenčí, flexibilnější a jasnější“je motto moderních výrobců displejů, což znamená, že se mohou zajímat o 2D materiály. Ale jak je nutíte, aby zářily jasně? Toho následovali odborníci z vídeňské univerzity, kteří vyvinuli světelný zdroj vyrobený ze sulfidu molybdeničitého (MoS2) o tloušťce jednoho atomu.
Kresba molekulární struktury disulfidu molybdenu / Depositphotos / ogwen.
Fyzikové připojili kovové elektrody k monovrstvu této látky a celou strukturu zavěsili ve vakuu. Tím, že jím prošli elektrický proud, donutili sirník molybdenu zahřát se a vyzařovat světlo. Je pravda, že zářil pouze část filmu, jehož délka nepřesáhla 150 nanometrů. Ale začaly hrozné potíže! Autoři studie slibují, že se dvojrozměrný sirník molybdenu stane autentičtějším, otestuje na něm nový typ světelného emitoru, a pak ho možná bude možné integrovat do mikroobvodů, z nichž se jednoho dne vyrobí flexibilní a jasné displeje o tloušťce jednoho atomu.