 После шести лет кропотливой работы, группа исследователей из университета Висконсин-Мэдисон считает, что их прорыв в выращивании крошечных листов оксида цинка может иметь огромные последствия для будущего производства наноматериалов, и, в свою очередь, для множества электронных и биомедицинских устройств. Они разработали новый метод синтеза двумерных нанолистов из соединений, которые не образуются естественно из атомно-тонких материалов. Это первый случай, когда подобная техника была успешной.
По сути являясь микроскопическим эквивалентом одного листа бумаги, двумерный нанолист является материалом, который имеет всего лишь несколько атомных слоев в одном направлении. Наноматериалы, которые ограничены по меньшей мере одним измерением, с не более чем несколькими атомными слоями, имеют уникальные физические свойства, которые изменяют свои электронные и химические свойства по отношению к одинаковым по составу, но при этом обычных и больших материальных аналогов.
Ранее ученые были ограничены работой с естественно возникающими двумерными нанолистами. Эти естественные 2D структуры включают в себя графен, один слой графита, и ограниченное число других соединений. Разработка надежного метода для синтеза и производства 2D нанолистов из других материалов была целью исследователей по материалам и наноиндустрии в течение многих лет.
В своей технике, исследователи применили специально разработанное поверхностно-активное вещество на поверхности жидкости, содержащей ионы цинка. Благодаря своим химическим свойствам, поверхностно-активное вещество собирается в единый слой на поверхности жидкости, с отрицательно заряженными ионами сульфата, направленными к направлению жидкости. Эти сульфат-ионы привлекают положительно заряженные ионы цинка внутри жидкости к поверхности, и в течение пары часов составляется достаточно ионов цинка с образованием непрерывных нанолистов оксида цинка толщиной всего в несколько атомных слоев.
Исследователи уже обнаружили, что двумерные нанолисты оксида цинка, выращенные ими, способны функционировать как полупроводниковые транзисторы р-типа, что является противоположным электронным поведением естественно возникающего оксида цинка. Исследователи в течение некоторого времени пытались произвести оксид цинка с надежными полупроводниковыми свойствами р-типа.
Оксид цинка является очень полезным компонентом электронных материалов, и новые нанолисты имеют потенциал для использования в датчиках, измерительных преобразователях и оптоэлектронике.
Но нанолисты оксида цинка являются лишь частью того, что может стать революцией в двумерных наноматериалов. Уже сейчас команда университета Висконсин-Мэдисон применяет свой метод для выращивания двумерных нанолистов золота и палладия, и техника имеет перспективы для выращивания нанолистов от всевозможных металлов, которые не образуют их естественно.
|
