Listy tenké 1 atom se na sebe skládají běžně. Většina takto kombinovaných 2D materiálů se ale vyznačuje tím, že vrstvy mezi sebou nemají žádnou silnější interakci. Materiálovým vědcům z Rice University a jejich kolegům se však nyní podařilo vytvořit skutečný 2D hybrid, a to chemickým spojením dvou zásadně odlišných 2D materiálů – grafenu a křemenného skla – do jediné stabilní sloučeniny, glafenu (glaphene, od glass).
„Vrstvy na sobě jen tak neleží, elektrony se mezi nimi pohybují a vytvářejí nové interakce a vibrační stavy, čímž vznikají vlastnosti, které ani jeden z materiálů sám o sobě nemá,“ řekl hlavní autor studie Sathvik Iyengar z Rice. Ještě důležitější podle něj je, že navržená metoda by mohla být použita pro širokou škálu 2D materiálů, což by umožnilo vývoj designových 2D hybridů pro elektroniku, fotoniku a kvantová zařízení příští generace. „Otevírá to dveře ke kombinaci zcela nových tříd 2D materiálů, jako jsou kovy s izolanty nebo magnety s polovodiči.“
Tým vyvinul dvoustupňovou metodu pěstování glafenu pomocí kapalného chemického prekurzoru, který obsahuje křemík i uhlík. Vyladěním hladiny kyslíku během zahřívání výzkumníci nejprve vypěstovali grafen a poté změnili podmínky tak, aby podpořili tvorbu vrstvy oxidu křemičitého (což vyžadovalo vlastní vysokoteplotní a nízkotlakou aparaturu). Výsledný materiál je skutečným hybridem s novými elektronickými a strukturními vlastnostmi. Vrstvy grafenu a skla nejsou spojeny slabými van der Waalsovými vazbami, ale částečně sdílejí elektrony přes rozhraní. Tato hybridní vazba mění strukturu a chování materiálu a vytváří nový typ polovodiče (z vodivého grafenu a nevodivého skla).
Když vědci analyzovali materiál pomocí Ramanovy spektroskopie – techniky, která zjišťuje vibrace atomů měřením jemných posunů v rozptýleném laserovém světle – zjistil signály, které neodpovídaly ani grafenu, ani oxidu křemičitému. Tyto nečekané vibrační vlastnosti naznačily hlubší interakci vznikající mezi vrstvami.
Sathvik Ajay Iyengar et al, Glaphene: A Hybridization of 2D Silica Glass and Graphene, Advanced Materials (2025). DOI: 10.1002/adma.202419136
Zdroj: Rice University / Phys.org, přeloženo / zkráceno
