2D materiály: Ladění výroby a magický úhel

Pavel Houser , 06. July 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

E-banking namísto datové schránky

Pavel Houser , 12. March 2019 11:30
Pavel Houser

Projekty zaměřené na elektronický kontakt občana se státní správou u nás zatím příliš neuspěly. Dr...

Více

Kalendář

26. 03. IT Security Workshop 2019
29. 03.

30. 03.
Czech On-line Expo 2019
30. 03. Inspo 2019







RSS 

Zprávičky

Europoslanci budou hlasovat o kontroverzní směrnici o copyrightu

ČTK , 26. March 2019 10:35

Evropští poslanci mají před květnovými evropskými volbami poslední šanci směrnici schválit....

Více 0 komentářů

Apple představil zpravodajskou a TV službu a kreditní kartu

ČTK , 26. March 2019 09:00

Apple ve více než 150 zemích nabídnou také herní předplatitelskou službu Apple Arcade....

Více 0 komentářů

Nintendo chystá dvě nové konzole Switch

ČTK , 26. March 2019 08:00

Prodeje hardwaru a softwaru k zařízení Switch tvoří 80 % tržeb společnosti Nintendo....

Více 0 komentářů

Starší zprávičky

ČTÚ: Loni operátoři předali o čtvrtinu více údajů

Pavel Houser , 25. March 2019 11:07

Operátoři v roce 2018 na žádost oprávněných orgánů předali 332 tisíc provozních a lokalizačních údaj...

Více 0 komentářů

Americký generál obvinil Google, že pomáhá Číně se zbrojením

ČTK , 25. March 2019 11:04

Google přitom naopak ruší svou účast na některých projektech Pentagonu....

Více 0 komentářů

Přesné zemědělství - další vlna IT na polích

ČTK , 25. March 2019 08:00

Kromě družicových dat vytvářejí velké množství záznamů přímo zemědělské stroje....

Více 0 komentářů

Seznam.cz chce od Googlu detaily o podpoře jiných vyhledávačů

ČTK , 23. March 2019 09:41

Seznam ztrácí podíl na trhu, protože na mobilních telefonech je jako výchozí nastaven vyhledávač od ...

Více 0 komentářů