2D materiály: Ladění výroby a magický úhel

Pavel Houser , 06. červenec 2018 11:00 0 komentářů
2D materiály: Ladění výroby a magický úhel

2D materiály už zdaleka neznamenají jenom samotný grafen. Rovněž množství jejich aplikací i dalších vlastností je velmi široké, najdeme mezi nimi vodiče, polovodiče, topologické izolátory i látky feromagnetické. Na Pennsylvania State University se soustředili na problém, že připravené 2D materiály často nemají jednotné parametry. Vědci z MITu a Harvardu doložili další unikátní vlastnost grafenu.

Ladění výroby

Na Pennsylvania State University se soustředili na problém, že připravené 2D materiály často nemají jednotné parametry. Týká se to nejčastější průmyslově používané metody, tedy desublimace z plynu na podkladový substrát (chemical vapor deposition, CVD). Naproti tomu postupné odlupování vrstviček sice vede ke vzniku vysoce kvalitních materiálů, je to však pomalé/drahé a těžko takto realizovat výrobu v průmyslovém měřítku.

Joshua Robinson a jeho kolegové se soustředili na sulfid molybdeničitý MoS2 (molybdenit), vytvářený ukládáním na safírový substrát. Safír je chemicky oxid hlinitý. Tam, kde se ukládaný MoS2 dotýkal atomů hliníku, předávala podkladová vrstva elektrony. Výsledně pak film i po sloupnutí z podkladu měl jiné elektrochemické i optické vlastnosti, které snižovaly jeho využitelnost ve fotovoltaice i při výrobě optických senzorů. Výzkumníci poté upravili safír tak, aby na dotyku s MoS2 nacházely spíše atomy kyslíku než hliníku a parametry výsledného 2D materiálu se hned zlepšily o 2 řády. Další inovací bylo přidání rhenia do 2D materiálu v celkovém podílu až do 1 %.

2D sulfid molybdeničitý má oproti grafenu pro některé aplikace výhodu např. ve větším zakázaném pásu, jehož hodnotu lze navíc dále snadno ladit při výrobě nebo i přepínat pouhou změnou tlaku.

Opět grafen – magický úhel

Vědci z MITu a Harvardu doložili další unikátní vlastnost grafenu: na jednu stranu může fungovat jako supravodič, na stranu druhou se však může stát totálním izolantem, v němž je pohyb elektronů zcela zablokován.

V minulosti se již podařilo připravit supravodivý grafen tak, že se dotýkal jiného supravodiče (kovu) a jeho vlastnosti „zdědil“, tentokrát jde ale o první supravodič čistě na bázi uhlíku. Postup byl přitom překvapivě jednoduchý – stačilo položit na sebe dvě vrstvy grafenu a pootočit vůči sobě o 1,1 stupně. Pouze v případě tohoto jediného úhlu vzniknou mezi elektrony v obou vrstvách „silně korelované interakce“ a materiál se pak chová jako tzv. Mottův izolátor (ten je definován tak, že zde elektron-elektronové interakce zcela brání přeskokům elektronů mezi atomy). Když se pak ale přidá vnější zdroj elektronů, ty přes materiál tečou bez odporu. Stačí přitom úhel natočení změnit jen o 0,2 stupně a veškerá fyzikální kouzla jsou pryč, tj. Hodnota 1,1 je opravdu „magická“.

Vedoucí jednoho z výzkumných týmů Pablo Jarillo-Herrero z MITu uvádí, že tranzistor přepínaný mezi supravodičem a Mottovým izolátorem by mohl najít uplatnění např. pro kvantové aplikace. Mottovy izolátory se pro vytváření vysokoteplotních supravodičů používaly už v minulosti. Připojením kyslíku k materiálu se již dříve podařilo dosáhnout supravodivosti při 100 K. Právě odtud se inspirovali i autoři nového výzkumu, pouze namísto pomocí kyslíku měnili elektrické vlastnosti materiálu přímo přidáním dodatečných elektronů. Ačkoliv experimenty probíhaly za teplot blízkých absolutní nule, podle vědců dává grafen naději na dosažení supravodivosti i za pokojové teploty.


Komentáře

RSS 

Komentujeme

Do 100 let díky pivu

Pavel Houser , 02. prosinec 2018 16:00
Pavel Houser

Šéf Amazonu věří, že pozitivní vliv na dlouhověkost má alkohol – alespoň v případě firem. Jeff Bezo...

Více

Kalendář

29. 01. Reshoper 2019
29. 03.

30. 03.
Czech On-line Expo 2019
01. 04.

05. 04.
SuSEcon 2019







RSS 

Zprávičky

Nová kampaň cílí na elektronické bankovnictví v ČR

Pavel Houser , 11. prosinec 2018 11:24

Stejná kampaň je opakovaně a dlouhodobě aktivní v Polsku a Španělsku....

Více 0 komentářů

Google kvůli dalšímu úniku údajů vypne Google+ už v dubnu

ČTK , 11. prosinec 2018 10:31

Bezpečnostní problém umožňoval vývojářům aplikací přístup k osobním údajům uživatelů...

Více 0 komentářů

Lyft je blíže uvedení na burzu, předstihne Uber

ČTK , 11. prosinec 2018 09:00

Své akcie formou IPO nabídly letos např. Dropbox nebo Spotify....

Více 0 komentářů

Starší zprávičky

Primární nabídka divize SoftBank bude největší v Japonsku

ČTK , 11. prosinec 2018 08:00

Vstup firmy na burzu bude největší primární nabídkou v Japonsku a jednou z největších na světě....

Více 0 komentářů

Kauza Huawei zaměstnává světovou politiku

ČTK , 10. prosinec 2018 09:00

Komisař EU pro digitální trh: čínské technologické firmy jsou nuceny spolupracovat s čínskými tajným...

Více 1 komentářů

Analýza: E-shopy letos na černý pátek omezily triky s cenami

ČTK , 10. prosinec 2018 08:00

Útraty Čechů v týdnu během slevových akcí na tzv. černý pátek dosáhly letos rekordní 4,2 miliardy Kč...

Více 0 komentářů

Před 50 lety tým vědce Engelbarta představil počítačovou myš

ČTK , 09. prosinec 2018 08:00

"Ani nevím, proč tomu říkáme myš. Asi kvůli čouhajícímu kabelu."...

Více 0 komentářů