Nach Graphen: Durchbruch in der Herstellung ultradünner 2D-Metalle
Chinesische Wissenschaftler haben einen Durchbruch in der praktischen Herstellung zweidimensionaler Materialien aus Metall geschafft. Danach suchte man inzwischen, seit die besonderen Eigenschaften des Graphens in den Fokus des Interesses rückten.
Ein langjähriges Ziel der Wissenschaft war es, auch extrem dünne 2D-Metalle zu entwickeln, da diese neue physikalische Phänomene und innovative technologische Anwendungen ermöglichen könnten. Bisherige Versuche, solche Metalle in atomarer Dünne herzustellen, scheiterten jedoch daran, großflächige und makellose 2D-Strukturen zu erzeugen.
Nun ist es Forschern des Instituts für Physik an der Chinesischen Akademie der Wissenschaften gelungen, eine universelle Methode zur Herstellung von 2D-Metallen zu entwickeln. Die als "vdW Squeezing" bezeichnete Technik wurde kürzlich in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht. Bei dieser Methode werden reine Metalle zwischen zwei starren VdW-"Ambossen" unter hohem Druck geschmolzen und ausgepresst. Dadurch konnten die Forscher verschiedene ultradünne 2D-Metalle herstellen, darunter Bismut, Zinn, Blei, Indium und Gallium.
Die verwendeten Ambosse bestehen aus monokristallinen MoS2-Monoschichten, die auf Saphir gewachsen sind. Diese Struktur ermöglicht eine gleichmäßige und großflächige Metallabscheidung und hält den extremen Druckbedingungen stand, die für die Herstellung notwendig sind. Die so erzeugten 2D-Metalle bleiben durch die Einkapselung in MoS2-Monoschichten stabil und können ohne schädigende Wechselwirkungen beispielsweise in elektronische Bauteile integriert werden, teilten die Wissenschaftler mit.
Professor Zhang Guangyu, Mitautor des Papers, hebt hervor, dass diese Technik nicht nur zur Herstellung von 2D-Metallen, sondern auch von Metalllegierungen und amorphen 2D-Materialien genutzt werden kann. Er sieht in der Methode eine vielversprechende Perspektive für neue Entwicklungen in der Quanten-, Elektronik- und Photonikforschung. Laut Zhang gibt es in diesem Bereich noch "viel Raum für zukünftige Entdeckungen".
Siehe auch:
Erfolg nach Jahren
Graphen - die zweidimensionale Struktur von Kohlenstoff-Atomen - wurde im Jahr 2004 entdeckt. Mittlerweile sind fast 2000 ähnliche Materialien theoretisch vorhergesagt und hunderte konnten im Labor hergestellt werden. Dies beschränkte sich aber meist auf sogenannte Van-der-Waals (vdW)-Schichtkristalle.Ein langjähriges Ziel der Wissenschaft war es, auch extrem dünne 2D-Metalle zu entwickeln, da diese neue physikalische Phänomene und innovative technologische Anwendungen ermöglichen könnten. Bisherige Versuche, solche Metalle in atomarer Dünne herzustellen, scheiterten jedoch daran, großflächige und makellose 2D-Strukturen zu erzeugen.
Nun ist es Forschern des Instituts für Physik an der Chinesischen Akademie der Wissenschaften gelungen, eine universelle Methode zur Herstellung von 2D-Metallen zu entwickeln. Die als "vdW Squeezing" bezeichnete Technik wurde kürzlich in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht. Bei dieser Methode werden reine Metalle zwischen zwei starren VdW-"Ambossen" unter hohem Druck geschmolzen und ausgepresst. Dadurch konnten die Forscher verschiedene ultradünne 2D-Metalle herstellen, darunter Bismut, Zinn, Blei, Indium und Gallium.
Die verwendeten Ambosse bestehen aus monokristallinen MoS2-Monoschichten, die auf Saphir gewachsen sind. Diese Struktur ermöglicht eine gleichmäßige und großflächige Metallabscheidung und hält den extremen Druckbedingungen stand, die für die Herstellung notwendig sind. Die so erzeugten 2D-Metalle bleiben durch die Einkapselung in MoS2-Monoschichten stabil und können ohne schädigende Wechselwirkungen beispielsweise in elektronische Bauteile integriert werden, teilten die Wissenschaftler mit.
Mehr als nur 2D
Messungen an monolagigem Bismut zeigten hervorragende elektrische Eigenschaften, darunter eine hohe Leitfähigkeit, starke Feldabhängigkeit sowie neue Phononmodi. Darüber hinaus erlaubt die vdW-Squeezing-Technik eine exakte Kontrolle der Metallschichtdicke, sodass gezielt ein-, zwei- oder dreilagige Strukturen erzeugt werden können. Diese Präzision ermöglicht es, neuartige, schichtabhängige Materialeigenschaften zu erforschen.Professor Zhang Guangyu, Mitautor des Papers, hebt hervor, dass diese Technik nicht nur zur Herstellung von 2D-Metallen, sondern auch von Metalllegierungen und amorphen 2D-Materialien genutzt werden kann. Er sieht in der Methode eine vielversprechende Perspektive für neue Entwicklungen in der Quanten-, Elektronik- und Photonikforschung. Laut Zhang gibt es in diesem Bereich noch "viel Raum für zukünftige Entdeckungen".
Zusammenfassung
- Chinesische Forscher entwickeln Methode zur Herstellung von 2D-Metallen
- 'vdW Squeezing' ermöglicht Erzeugung großflächiger, makelloser Strukturen
- Verschiedene ultradünne 2D-Metalle wie Bismut und Zinn hergestellt
- MoS2-Monoschichten auf Saphir dienen als stabile 'Ambosse'
- Monolagiges Bismut zeigt hervorragende elektrische Eigenschaften
- Exakte Kontrolle der Schichtdicke für ein- bis dreilagige Strukturen
- Potenzial für Quanten-, Elektronik- und Photonikforschung
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