2D materiály: Superatomy, 3D grafen a 1D materiály

Pavel Houser , 15. červenec 2018 09:30 0 komentářů
2D materiály: Superatomy, 3D grafen a 1D materiály

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. Souhrn novinek zahrnuje mimo jiné superatom ze 13 atomů hliníku, trojrozměrný polokov a 1D materiály.

Superatomy

Jako superatomy („falešné prvky“) označujeme clustery, které vykazují určité vlastnosti jiných atomů – např. elektrochemické nebo magnetické. Působí to velmi exoticky, a to i na chemiky: Cluster z 13 atomů hliníku se např. chová z pohledu vlastností svých valenčních elektronů jako jód, 14 atomů hliníku zase odpovídá vápníku.

Superatomy by mohly podstatně rozšířit i paletu 2D materiálů a jejich vlastností. Xinjue Zhong a její kolegové z hned několika vědeckých institucí (Columbia University, francouzské CNRS, Italský technologický institut...) tvrdí, ýe bychom takto mohli brzy získat rozsáhlou sadu funkčních materiálů přesně vyladěných na míru pro různé elektrické, optické i magnetické aplikace.

Problém až dosud byl superatomy ve 2D podobě vůbec připravit. Nakonec se to podařilo u „molekuly“ Re6Se8Cl2, která je kupodivu známa už od 80. let minulého století. Atomy ve vrstvě jsou v tomto případě spojeny silnými kovalentními vazbami, ale vazby mezi vrstvami jsou slabé – podobně jako v grafitu. 2D vrstvu lze pak získat bez toho, aby se speciální supertomární struktura rozpadla. Už pomocí lepicí pásky se dá takto připravit i vločky tenké pouhých 15 nm a pomocí dalších technik i opravdu monoatomární struktura. Současně se podařilo částečně pomocí výpočtů a částečně měřením stanovit i základní fyzikální konstanty toho 2D materiálu, vazebné energie, zakázané pásy apod.

Bismutid sodíku: směrem do 3D

Sloučenina Na3Bi může mít podle vědců z ARC Centre of Excellence mnohé unikátní vlastnosti, jimiž připomíná grafen i topologické izolátory. Na rozdíl od grafenu je obrovská mobilita/rychlost elektronů k dispozici nejen ve 2D vrstvě, ale i celém objemu 3D materiálu. Z tohoto hlediska lze bismutid sodný popsat jako „3D grafen“. Bismutid sodný lze rovněž poměrně snadno vyrábět na rozměrech v řádu milimetrů.

Jinak se má na rozdíl od grafenu jednat o „trojrozměrný topologický Diracův polokov“, respektive do budoucna i „topologický tranzistor“, kdy se elektrické vlastnosti materiálu mění podle místa (obvod/povrch vs. vnitřek, proud se vede pouze po povrchu). Účinkem vnějšího napětí nebo magnetického pole lze vlastnosti Na3Bi také dále přepínat. Na rozdíl od přepínání klasického tranzistoru jsou tyto procesy podstatně méně energeticky náročné, čili příslušné prvky by mohly být základem velmi úsporné elektroniky.

1D materiály

Technologové z University of California v Riverside připravili drátek, v němž lze dosáhnout 50krát vyšší proudové hustoty než v mědi. Studie ((hlavní autoři A. Balandin a A. Geremew)) popisuje vlastnosti sloučeniny ZrTe3 (tellurid zirkonový), respektive krystaly tohoto typu mají mít v 1D podobě vlastnosti, které výrazně předčí kovové vodiče a dosahuje parametrů, jichž se doposud podařilo dosáhnout pouze v grafenu nebo v uhlíkových nanotrubičkách. S miniaturizací tranzistorů by tak mohlo držet krok i jejich napájení.

Otázkou samozřejmě je syntéza 1D materiálů. Autoři výzkumu uvádějí, že jednou by by se mohly molekuly spojovat v kanálcích o průměru kolem nanometru. Druhou možností je pomocí nějaké další nanotechnologie skládat řetězec opravdu molekulu po molekule. Pro výrobu 1D materiálů v průmyslovém měřítku by bylo ideální, kdyby syntéza „drátku“ mohla probíhat přímo na čipu.


Komentáře

RSS 

Komentujeme

Když obrázek není tím, čím se zdá být

Pavel Houser , 10. listopad 2018 06:30
Pavel Houser

Problematika falešných zpráva je dnes módní záležitostí. Následující výzkum se zaměřuje na jeden spe...

Více







RSS 

Zprávičky

Podle Check Pointu malware těžící kryptoměny dominuje dál

Pavel Houser , 17. listopad 2018 08:00

Objevena byla rozsáhlá kampaň šířící RAT malware FlawedAmmyy....

Více 0 komentářů

Samsung Exynos 9 řady 9820 pro umělou inteligenci v mobilech

Pavel Houser , 16. listopad 2018 12:46

Jádro čtvrté generace a modem LTE Advanced Pro s rychlostí 2,0 Gb/s mají vylepšit rozšířenou a virtu...

Více 0 komentářů

BlackBerry koupí za 1,4 miliardy USD Cylance

ČTK , 16. listopad 2018 12:40

Cylance vyvíjí produkty na bázi umělé inteligence, které mají zabránit kybernetickým útokům....

Více 0 komentářů

Starší zprávičky

Uber ve čtvrtletí prohloubil ztrátu na 1,07 miliardy USD

ČTK , 16. listopad 2018 08:00

Uber zvažuje, že posune primární nabídku akcií z druhé poloviny příštího roku na první polovinu....

Více 0 komentářů

Novým generálním ředitelem Autocontu je bývalý šéf Oracle Sameš

ČTK , 15. listopad 2018 12:44

Autocont se zaměřuje na poskytování komplexních IT řešení a služeb pro firmy a státní správu....

Více 0 komentářů

Lagardeová: Centrální banky by měly vydávat digitální měny

ČTK , 15. listopad 2018 08:00

Některé centrální banky, včetně švédské, kanadské a čínské, již uvažují o emisích digitálních měn ve...

Více 0 komentářů

Rostly ceny smartphonů, počítačů i tiskáren

Pavel Houser , 14. listopad 2018 11:53

Trh s technickým spotřebním zbožím zaznamenal podle statistik GfK v České republice ve 3. čtvrtletí ...

Více 0 komentářů