Kredit:Leiden Institute of Physics
De fascinerande egenskaperna hos grafen - ett enda lager av kolatomer - har hyllats vida. Inte bara uppvisar grafen anmärkningsvärd fysik, det visar också mycket lovande för nya applikationer, som flexibla bildskärmar och solceller. Men forskare är inte lätt nöjda. Jakten pågår efter nästa generations material – skiktade staplar sammansatta av enkla ark av "platta" material som bornitrid (BN), grafen (C) eller volframdisulfid (WS 2 ).
Tricket är att en sådan lagerkaka inte bara är summan av dess delar. Du kan få egenskaper som skiljer sig helt från de enskilda lagren. Detta gäller även för två lager av samma sort; tvåskiktsgrafen är inte på något sätt som sin kusin i ett lager. Allt beror på hur lagren interagerar. Leiden-fysikern Sense Jan van der Molen och hans grupp har utvecklat en metod för att bestämma interaktionen mellan lager i varje kombination av material.
LEEM
Med hjälp av en teknik som kallas lågenergielektronmikroskopi (LEEM), de lyser elektroner med mycket låg energi vid ett prov. För varje energinivå, de spelar in en bild av ytan, talar om för dem hur många elektroner som reflekteras. Detta ger dem all nödvändig information för att bestämma interskiktets interaktion och därmed egenskaperna hos det nyskapade materialet. Deras metod löser detaljer 100, 000 gånger mindre än andra tekniker. Detta är avgörande eftersom nya nanomaterial vanligtvis är extremt små - mindre än tjockleken på ett människohår.
Skräddarsydda
Leiden-fysiker studerar högar av skiktade material med hjälp av en ny teknik. De kan nu svara på frågan om en given stapel av olika material har egenskaper som skiljer sig från dess beståndsdelar genom att undersöka interaktionerna mellan lagren. De använde denna metod för att verifiera att grafen (grå) interagerar starkt med grafen, och bornitrid (lila) interagerar starkt med bornitrid, medan grafen inte påverkas av förekomsten av bornitrid. Vi ser uppe till höger det resulterande materialet:olika egenskaper (nyanser) för kombinerad grafen + grafen och bornitrid + bornitrid, men ingen interaktion mellan grafen och bornitrid. Längst ner till höger ser vi ett hypotetiskt tillstånd där alla lager samverkar för att bilda ett helt nytt material, vilket inte är fallet i detta exempel. Kredit:Leiden Institute of Physics
"Vi använde vår metod för att bevisa att bornitrid och grafen inte interagerar med varandra som bara antagits hittills, säger försteförfattaren och Veni-stipendiaten Johannes Jobst. "Men ännu viktigare, det visar potentialen i denna nya teknik. Nu kan vi studera vilken annan kombination av lager som helst, som halvledare på grafen, eller två olika halvledare. Och när vi väl förstår hur denna interaktion fungerar, vi kan fritt designa material som är skräddarsydda för specifika behov.'
