První 2D elektrid

Z hlediska elektrického fungování se pak elektridy podobají vodičům; u některých kovů lze valenční elektrony snadno vytrhnout z obalu z vytvořit z nich mobilní elektronový plyn. Elektridy pak z hlediska schopnost přenášet náboj svými parametry klasické vodiče často ještě předčí, elektrony se v nich mohou pohybovat ještě rychleji než v grafenu. Materiál totiž může mít „sendvičovou“ strukturu, kdy se vrstva elektronů nachází mezi dvěma vrstvami kladně nabitých atomů, elektrický proud pak protéká prakticky bez toho, že by docházelo ke srážkám. Tloušťka takové elektronové vrstvy může být pouhé 2 angstromy (2 x 10 na -10 metru, tedy 0,2 nanometru).

Tým výzkumníků, v jehož čele stáli Scott C. Warren a Daniel Druffel z University of North Carolina v Chapel Hill, nyní publikoval v Journal of the American Chemical Society popis přípravy prvního 2D elektridu. 2D materiály jsou čím dál populárnější a jejich využití v elektronice nasnadě. Nový materiál obsahuje 2 jednoatomové vrstvy sloučeniny vápníku a dusíku (Ca2N, běžný nitrid vápníku má vzorec Ca3N2) a elektronový plyn mezi těmito vrstvami (2D electron gas, 2DEG). Simulace už dopředu ukázaly, že struktura by měla mít vynikající elektrické vlastnosti, otázkou ale zůstávalo, zda bude stabilní i v atmosféře a nebo pouze ve vakuu. Po laboratorní přípravě materiálu se ukázalo, že je odolný i vůči oxidaci. Problém je, že látka reaguje s většinou „lepidel“, jimiž by se dala imobilizovat na čip, stabilní ale zůstává v podobě suspenze v některých rozpouštědlech.

Dvourozměrný nitrid vápníku se kromě vysoké vodivosti vyznačuje také průhledností a obrovským relativním povrchem. Mohl by fungovat jako velmi efektivní elektroda nebo emitor elektronů v tranzistorech a dalších součástkách, ale i v chemických procesech jako katalyzátor. Autoři výzkumu speciálně zmiňují transparentní vodivé filmy a vyspělé baterie, takže o materiál již projevilo zájem výzkumné oddělení společnosti Honda.

Zdroj: Sciencemag.cz