Nye forskningsfunn på grafen

Todimensjonale materialer lover revolusjonerende fremskritt innen elektronikk og fotonikk, men mange av de mest lovende kandidatene brytes ned i løpet av sekunder etter eksponering for luft, noe som gjør dem praktisk talt uegnet for forskning eller integrering i praktiske teknologier. Overgangsmetalldihalogenider er en svært attraktiv, men likevel utfordrende klasse av materialer; deres forutsagte egenskaper er godt egnet for neste generasjons enheter, men deres ekstremt høye reaktivitet i luft hindrer til og med karakterisering av deres grunnleggende struktur.

Forskere ved National Graphene Institute ved University of Manchester har nå oppnådd, for første gang, atomoppløsningsavbildning av monolags overgangsmetalldijodider ved å lage grafenforseglede TEM-prøver som hindrer disse svært reaktive materialene i å brytes ned ved kontakt med luft.

Denne forskningen, publisert i ACS Nano, viser at fullstendig innkapslende krystaller i grafen opprettholder atomisk rene grensesnitt og forlenger levetiden fra sekunder til måneder.

Denne evnen stammer fra en forbedring av den uorganiske stempeloverføringsmetoden som tidligere er utviklet og rapportert av teamet i *Nature Electronics*, som legger grunnlaget for å produsere stabile, forseglede prøver.

"Til å begynne med var håndtering av disse materialene nesten umulig fordi de ville bli fullstendig ødelagt i løpet av sekunder etter eksponering for luft, noe som gjorde tradisjonelle forberedelsesmetoder rett og slett ubrukelige," forklarte Dr. Wendong Wang, som var involvert i utviklingen av overføringsteknologien og klargjøring av de relevante prøvene. "Vår metode beskytter prøvene uten unødvendige overføringstrinn. Den muliggjør forberedelse av prøver som kan bevares ikke bare i timer, men også i måneder, og som kan overføres internasjonalt mellom ulike institusjoner, og løser en stor flaskehals innen todimensjonal materialforskning."

"Når vi var i stand til å forberede stabile prøver, var vi i stand til å gjøre noen interessante observasjoner om disse materialene, inkludert å identifisere omfattende lokale strukturelle variasjoner, atomdefektdynamikk og kantstrukturevolusjon i de tynneste prøvene," sa Dr. Gareth Teton, som ledet transmisjonselektronmikroskopi avbildning og analyse for dette arbeidet.

Bilde fra University of Manchester

"Strukturen til todimensjonale materialer er nært knyttet til deres egenskaper. Derfor forventes det å kunne observere strukturene til forskjellige krystaller (fra monolag til bulktykkelser) og deres defektadferd å gi informasjon for videre forskning på disse materialene, og dermed frigjøre potensialet deres på det teknologiske feltet."

"Det som begeistrer meg mest er at denne forskningen åpner opp for tidligere utilgjengelige vitenskapelige områder. Vi vet teoretisk at mange aktive todimensjonale materialer har enestående ytelse innen elektronikk, optoelektronikk og kvanteapplikasjoner, men vi har ikke vært i stand til å skaffe stabile prøver i laboratoriet for å verifisere disse spådommene," kommenterte professor Roman Grapheneev ved National Grapheneev Institute.