På senare år har atomärt platta skiktade material har fått stor uppmärksamhet på grund av deras möjligheter att bygga höghastighets- och lågeffektelektronik. Mest känt bland dessa material är grafen, ett enda ark av kolatomer. Bland de unika egenskaperna hos denna familj av material är att de kan staplas ovanpå varandra som legobitar för att skapa konstgjorda elektroniska material.

Dock, medan dessa van der Waals (vdW) heterostrukturer är avgörande för många vetenskapliga studier och tekniska tillämpningar av skiktade material, effektiva metoder för att bygga olika vdW -heterostrukturer saknas fortfarande.

Ett team av forskare har hittat en mångsidig metod för konstruktion av högkvalitativa vdW-heterostrukturer. Arbetet är ett samarbete mellan laboratoriet i Davood Shahrjerdi, en professor i el- och datateknik vid NYU Tandon School of Engineering och en fakultetsmedlem i NYU WIRELESS; en grupp ledd av Javad Shabani vid Center for Quantum Phenomena, New York University; och Kenji Watanabe och Takashi Taniguchi från National Institute for Materials Science, Japan. Deras studie publicerades denna vecka i Naturkommunikation .

Ett avgörande steg för att bygga vdW grafen heterostrukturer är produktionen av stora monolager grafenflingor på ett substrat, en process som kallas mekanisk "peeling". Operationen involverar sedan överföring av grafenflingorna till en målplats för montering av vdW-heterostrukturen. Ett optimalt substrat skulle därför göra det möjligt att effektivt och konsekvent exfoliera stora flingor av monolager grafen och sedan släppa dem på begäran för att konstruera en vdW-heterostruktur.

Forskargruppen tillämpade en enkel men elegant lösning på denna utmaning som involverade användningen av en polymerfilm med dubbla funktioner med en tjocklek på under fem nanometer (mindre än 1/10, 000:e bredden av ett människohår). Denna modifiering gör det möjligt för dem att "justera" filmens egenskaper så att det främjar exfolieringen av monolagergrafen. Sedan, för den legoliknande monteringen, de löser upp polymerfilmen under monolagergrafenen med en droppe vatten, frigör grafen från substratet.

"Vår konstruktionsmetod är enkel, högt utbyte, och generaliserbar till olika lagermaterial, " förklarade Shahrjerdi. "Det gjorde det möjligt för oss att optimera exfolieringssteget oberoende av lageröverföringssteget och vice versa, vilket resulterar i två huvudresultat:en konsekvent exfolieringsmetod för att producera stora enskiktsflingor och en högavkastande lageröverföring av exfolierade flingor. Också, genom att använda grafen som modellmaterial, vi etablerade vidare det anmärkningsvärda materialet och de elektroniska egenskaperna hos de resulterande heterostrukturerna. "