Materiāli, kuru biezums ir viens atoms, vēl nav pārsnieguši zinātniskās laboratorijas, taču to izredzes ir ļoti spilgtas. Grafēna triumfa iedvesmoti, fiziķi sāka izgudrot citas divdimensionālas struktūras, kuras varēja atrast ļoti negaidītus pielietojumus.
2D materiāls padara elektronisko ierīci vēl vairāk miniatūru. Tā ir tās priekšrocība - un ne vienīgā - salīdzinājumā ar parastajiem, apjomīgajiem ķermeņiem. Īpaši plāns vielas slānis iegūst jaunas optiskās, mehāniskās un elektroniskās īpašības.
Iedomājieties tukšu grāmatu skapi. Acīmredzot grāmatas var ievietot tikai plauktos. Šajā gadījumā tās ir enerģijas vērtības, kas elektroniem kļūst pieejamas, ja ķermeņa lielumu samazina līdz minimālajām vērtībām, piemēram, līdz atoma diametram. Tas izpaužas kā dimensiju kvantēšanas princips.
Grafēna sviestmaize pārvēršas …
No līdz šim izveidotajiem divdimensionālajiem materiāliem tikai grafēnam ir komerciālas izredzes. Turklāt zinātnieki ierosina neierobežot šī materiāla darbības jomu tikai ar elektroniku. Kā ar grafēna bruņām? No pirmā acu uzmetiena ideja ir dīvaina - galu galā tas ir mīksts materiāls, faktiski grafīts, no kura tiek izgatavoti zīmuļu vadi. Bet divi grafēna slāņi, sakrauti kopā, parādīs absolūti pārsteidzošas īpašības: ārkārtīgu cietību, kad uz tiem tiek izdarīts spiediens, un elastību pēc trieciena vājināšanas. To nesen parādīja zinātnieki no Amerikas Savienotajām Valstīm un Eiropas. Lai izveidotu divslāņu grafēnu, ar dimanta stieni viņi izveidoja spiedienu no viena līdz 10 gigapaskaliem, kas ir salīdzināms ar simts simts tonnu plātnes krišanu uz virsmas kvadrātmetru.
Bet trīs, četru un piecu grafēna slāņu struktūras neuzrādīja šādas īpašības. Izrādījās, ka jaunā materiāla neparastā izturība ir saistīta ar elektronu orbitāļu "formas" maiņu, kas nav iespējama citās slāņu konfigurācijās.
Reklāmas video:
Plakana spuldze un elastīgs displejs
Mūsdienu displeju ražotāju devīze ir “plānāks, elastīgāks, gaišāks”, kas nozīmē, ka viņus varētu interesēt 2D materiāli. Bet kā jūs likt viņiem spilgti mirdzēt? To izdevās veikt Vīnes universitātes speciālistiem, kuri izstrādāja gaismas avotu, kas izgatavots no molibdēna sulfīda (MoS2) un kura biezums ir viens atoms.
Molibdēna disulfīda molekulu struktūras rasējums / Depositphotos / ogwen.
Fiziķi piestiprināja metāla elektrodus ar vienas vielas šo slāni un vakuumā suspendēja visu struktūru. Caur to izlaižot elektrisko strāvu, viņi piespieda molibdēna sulfīdu sakarst un izstaro gaismu. Tiesa, spīdēja tikai daļa filmas, kuras garums nepārsniedza 150 nanometrus. Bet sācies brašs nepatikšanas! Pētījuma autori sola izaudzēt divdimensiju molibdēna sulfīdu autentiskāku, testēt uz tā jauna tipa gaismas emitētāju, un tad to varētu būt iespējams integrēt mikro ķēdēs, no kurām kādreiz tiks ražoti elastīgi un spilgti displeji, kuru biezums ir viens atoms.