En hydraulisk "nanopress" av grafen har visat sig kunna skapa nya tvådimensionella material genom att utöva ett enormt tryck på föreningar som är tätade mellan lager av grafen.

grafen, världens första tvådimensionella material, har en ny egenskap att lägga till sin superlativa repertoar. Ny forskning har visat att tätning av molekyler mellan två atomärt tunna ark av grafen skapar extremt tryck på molekylerna för att modifiera deras tillstånd, omvandla dem till nya kristaller.

Forskningsgruppen vid University of Manchester, ledd av professor Rahul Nair, publicerade resultaten i Naturkommunikation . De slående resultaten visar nya metoder för att skapa mångsidiga 2D-material som har unika egenskaper och fördelar för ett brett spektrum av applikationer.

Grafen nanopressen är möjlig tack vare materialets unika egenskaper. Grafen är starkare än diamant, vilket gör att det extrema trycket kan utövas på fångade molekyler utan att bryta grafenlagren. De två staplade lagren skapar också ett självförslutande hölje runt de fångade molekylerna för att innehålla dem.

Molekyler inneslutna mellan två lager av grafen upplever tryck motsvarande 10, 000 gånger lufttrycket i ett cykeldäck.

Professor Nair sa:"På grund av detta extrema höga tryck och stora inneslutning av fångade molekyler, Dessa grafenhöljen fungerar effektivt som en tryckkokare i nanoskala som fungerar i rumstemperatur."

grafen, först isolerades och studerade vid University of Manchester 2004, visat att tvådimensionella material har extraordinära egenskaper som kan förändra hur vi tillverkar elektronik, kompositer, batterier och mer.

En hel familj av 2D-kristaller har sedan dess upptäckts, öka vår kunskap och förståelse av atomärt tunna material bortom grafen. Dessa nya nanokristaller tillåter oss att utöka verktygslådan med vilken forskare kan arbeta för att skapa framtidens enheter och applikationer.

Denna forskning stimulerades av tidigare arbete vid National Graphene Institute som observerade vad som händer med vattenmolekyler på nanoskala.

2D-kristaller av kopparoxid, magnesiumoxid och kalciumoxid framställdes med detta nya tillvägagångssätt vid rumstemperatur, vilket tidigare ansågs vara omöjligt. Omvandling av saltlösningar som kopparsulfat, eller magnesiumklorid kräver vanligtvis exponering för intensiv värme och tryck för att skapa dessa reaktioner. Denna nya metod ger samma resultat vid rumstemperatur via trycket som skapas i en en nanometer inneslutning mellan två grafenlager.

Dr Vasu Siddeswara Kalangi, den första författaren på forskningsdokumentet sa:"De observerade effekterna är inte begränsade till grafenhöljen; andra 2D-kristaller kan användas, för. Vår studie visar möjligheten att utforska högtryckskemi och fysik på nanoskala med hjälp av grafenhydraulikpressen."

Aktuell forskning inom 2D-materialområdet fokuserar på att tillverka heterostrukturer gjorda genom att skikta olika atomärt tunna material och studera olika heterostrukturenheter, till exempel, lysdioder i nanostorlek.

Denna nya forskning gör det också möjligt för forskare att förstå effekten av fångade molekyler i nya heterostrukturenheter som kan hjälpa eller störa deras arbete.

Spännande nya vägar har öppnats för att möjliggöra en bättre förståelse av världen omkring oss på atomär skala och påskynda kommersialiseringen av nya grafenbaserade enheter.