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

Agilita a devops, přepracování a vyhoření

Pavel Houser , 12. červenec 2018 12:30
Pavel Houser

Michael Cote na The Register upozorňuje na častý problém: nové „agilní“ metody vývoje, všechny příst...

Více







RSS 

Zprávičky

Coca-Cola připojí 300 000 chladicích boxů v Evropě k internetu

ČTK , 22. červenec 2018 12:56

Smart chladicí boxy umožňují i interakci prostřednictvím mobilních aplikací....

Více 0 komentářů

Hackeři ukradli zdravotní záznamy 1,5 milionu Singapurců

ČTK , 20. červenec 2018 14:37

Cílem útoku bylo prý získat podrobné údaje o singapurském premiérovi a také o lécích, které užíval....

Více 0 komentářů

Ericsson je díky úsporám v mírném zisku

ČTK , 20. červenec 2018 11:36

Švédský podnik se v poslední době potýkal se slábnoucí poptávkou telekomunikačních operátorů....

Více 0 komentářů

Kalendář

04. 08.

09. 08.
Black Hat USA 2018
09. 08.

12. 08.
DEF CON 26
06. 09.

07. 09.
Humusoft Technical Computing Camp 2018

Starší zprávičky

Čip v občanském průkazu si zatím aktivovala třetina lidí

ČTK , 20. červenec 2018 08:00

Prostřednictvím Portálu občana lidé mají přístup např. k údajům o důchodu nebo si mohou pořídit výpi...

Více 0 komentářů

Red Hat Ansible Engine přináší další automatizaci cloudu

Pavel Houser , 19. červenec 2018 13:52

Nejnovější verze platformy Red Hat Ansible Engine 2.6 rozšiřuje automatizaci cloudů AWS, Google Clou...

Více 0 komentářů

Samsung chystá na příští rok telefon se sklopným displejem

ČTK , 19. červenec 2018 10:00

Displej půjde složit na polovinu jako peněženku. Ve složeném stavu je na přední straně přístroje men...

Více 0 komentářů

Internet Mall snížil ztrátu, tržby mu vzrostly na 7,2 miliardy Kč

ČTK , 18. červenec 2018 17:29

Internet Mall mj. investuje do distribučního centra v Jirnech u Prahy, které by mělo sloužit 7 střed...

Více 0 komentářů