Materialien mit einer Atomdicke sind noch nicht über wissenschaftliche Labors hinausgegangen, aber ihre Aussichten sind sehr positiv. Inspiriert vom Triumph des Graphens begannen die Physiker, andere zweidimensionale Strukturen zu erfinden, die sehr unerwartete Anwendungen finden konnten.
Das 2D-Material macht das elektronische Gerät noch miniaturisierter. Dies ist sein Vorteil - und nicht der einzige - gegenüber gewöhnlichen, voluminösen Körpern. Eine ultradünne Materieschicht erhält neue optische, mechanische und elektronische Eigenschaften.
Stellen Sie sich ein leeres Bücherregal vor. Natürlich können die Bücher nur in die Regale gestellt werden. In diesem Fall sind dies die Energiewerte, die Elektronen zur Verfügung stehen, wenn die Größe des Körpers auf minimale Werte reduziert wird, beispielsweise auf den Durchmesser eines Atoms. So manifestiert sich das Prinzip der dimensionalen Quantisierung.
Das Graphen-Sandwich dreht sich …
Von den bisher hergestellten zweidimensionalen Materialien hat nur Graphen kommerzielle Perspektiven. Darüber hinaus schlagen Wissenschaftler vor, den Umfang dieses Materials nicht auf die Elektronik zu beschränken. Wie wäre es mit Graphen-Körperschutz? Auf den ersten Blick ist die Idee seltsam - schließlich handelt es sich um ein weiches Material, nämlich Graphit, aus dem Bleistiftminen hergestellt werden. Zwei aufeinander gestapelte Graphenschichten zeigen jedoch absolut erstaunliche Eigenschaften: außergewöhnliche Härte, wenn Druck auf sie ausgeübt wird, und Flexibilität nach Abschwächung des Aufpralls. Dies wurde kürzlich von Wissenschaftlern aus den USA und Europa gezeigt. Um ein zweischichtiges Graphen zu bilden, erzeugten sie mit einem Diamantstab einen Druck von 1 bis 10 Gigapascal, der mit dem Fall einer 10000-Tonnen-Platte pro Quadratmeter Oberfläche vergleichbar ist.
Strukturen aus drei, vier und fünf Graphenschichten zeigten jedoch keine solchen Eigenschaften. Es stellte sich heraus, dass die ungewöhnliche Festigkeit des neuen Materials auf eine Änderung der "Form" der Elektronenorbitale zurückzuführen ist, die in anderen Schichtkonfigurationen unmöglich ist.
Werbevideo:
Flache Glühbirne und flexibles Display
„Dünner, flexibler, heller“lautet das Motto moderner Displayhersteller, was bedeutet, dass sie möglicherweise an 2D-Materialien interessiert sind. Aber wie lässt du sie hell leuchten? Dies gelang Spezialisten der Universität Wien, die eine Lichtquelle aus Molybdänsulfid (MoS2) mit einer Dicke von einem Atom entwickelten.
Molekularstrukturzeichnung von Molybdändisulfid / Depositphotos / ogwen.
Physiker befestigten Metallelektroden an einer Monoschicht dieser Substanz und hängten die gesamte Struktur im Vakuum auf. Indem sie elektrischen Strom durchströmten, zwangen sie das Molybdänsulfid, sich zu erwärmen und Licht zu emittieren. Zwar leuchtete nur ein Teil des Films, dessen Länge 150 Nanometer nicht überschritt. Aber schneidige Probleme haben begonnen! Die Autoren der Studie versprechen, zweidimensionales Molybdänsulfid authentischer zu züchten, eine neue Art von Lichtemitter darauf zu testen und es dann möglicherweise in Mikrokreise zu integrieren, aus denen eines Tages flexible und helle Displays mit einer Dicke von einem Atom hergestellt werden.
