पातळ अणु पत्रकेचे गंज-प्रूफ करण्याचा एक नवीन मार्ग

अल्ट्राथिन कोटिंग ऑप्टिक्स आणि इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये त्यांचा वापर सक्षम करून गंजपासून 2 डी सामग्रीचे संरक्षण करू शकते.

पातळ अणु पत्रकेचे गंज-प्रूफ करण्याचा एक नवीन मार्ग
पातळ अणु पत्रकेचे गंज-प्रूफ करण्याचा एक नवीन मार्ग



ऑक्सिजन, इलेक्ट्रॉनिक किंवा ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक forप्लिकेशन्ससाठी आश्वासक गुणधर्म असलेल्या विविध द्विमितीय सामग्रीचे ऑक्सिजन आणि पाण्याचे वाफ उघडकीस येते तेव्हा ते द्रुतगतीने निकृष्ट होते. आतापर्यंत विकसित केलेल्या संरक्षणात्मक कोटिंग्ज महाग आणि विषारी असल्याचे सिद्ध झाले आहे आणि ते काढून टाकले जाऊ शकत नाही.

आता, एमआयटी आणि इतरत्र संशोधकांच्या पथकाने एक अल्ट्राथिन कोटिंग विकसित केली आहे जी स्वस्त आहे, लागू करण्यास सोपी आहे आणि विशिष्ट idsसिड लागू करून काढली जाऊ शकते.

नवीन कोटिंग या "आकर्षक" 2 डी साहित्यांसाठी विविध प्रकारच्या संभाव्य अनुप्रयोगांचा उपयोग करू शकेल, असे संशोधकांचे म्हणणे आहे. या निष्कर्षांची नोंद या आठवड्यात पीएनएएस जर्नलमध्ये एमआयटी पदवीधर विद्यार्थी कॉंग एस यांनी एका पेपरमध्ये दिली आहे; प्राध्यापक जु ली, जिंग कॉंग, मिर्शिया डिनका आणि जुजुन हू; आणि इतर 13 जण एमआयटी येथे आणि ऑस्ट्रेलिया, चीन, डेन्मार्क, जपान आणि यू.के.

फक्त 2 किंवा काही अणूंची पातळ चादरी तयार करणार्‍या 2 डी मटेरियलवरील संशोधन “खूप सक्रिय फील्ड” आहे, असे ली म्हणतात. त्यांच्या असामान्य इलेक्ट्रॉनिक आणि ऑप्टिकल गुणधर्मांमुळे, या साहित्यात अत्यंत संवेदनशील लाइट डिटेक्टर सारखे आशादायक अनुप्रयोग आहेत. परंतु त्यापैकी बरेच, काळ्या फॉस्फरस आणि ट्रान्सझिशन मेटल डिकॅल्कोजेनाइड्स (टीएमडी) म्हणून ओळखल्या जाणार्‍या संपूर्ण श्रेणीतील सामग्रीसह, आर्द्र हवा किंवा विविध रसायनांच्या संपर्कात असताना कोरड केले जातात. त्यापैकी बर्‍याच जणांनी वास्तविक जगातील अनुप्रयोगांसाठी त्यांची उपयुक्तता वगळता केवळ काही तासात लक्षणीय प्रमाणात हानी केली.

अशा सामग्रीच्या विकासासाठी “ही एक महत्त्वाची समस्या आहे,” असे ली म्हणतात. “जर तुम्ही त्यांना हवेमध्ये स्थिर ठेवू शकत नाही तर त्यांची कार्यक्षमता व उपयोगिता मर्यादित आहेत.” सिलिकॉन इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांसाठी अशी सर्वव्यापी सामग्री बनली आहे, त्याचे म्हणणे आहे, कारण नैसर्गिकरित्या त्याच्या पृष्ठभागावर सिलिकॉन डायऑक्साइडचा संरक्षणात्मक थर तयार होतो. हवा, पृष्ठभागाच्या पुढील र्हास रोखत. परंतु या परमाणु पातळ साहित्यांसह हे अधिक कठीण आहे, ज्यांची एकूण जाडी सिलिकॉन डायऑक्साइड संरक्षक थरापेक्षा कमी असू शकते.

संरक्षणात्मक अडथळ्यासह विविध 2 डी सामग्री कोटिंग करण्याचा प्रयत्न केला गेला आहे, परंतु आतापर्यंत त्यांना गंभीर मर्यादा आल्या आहेत. बहुतेक कोटिंग्ज स्वत: 2 डी सामग्रीपेक्षा जास्त दाट असतात. बहुतेक अगदी भंगुर देखील असतात, सहजपणे क्रॅक तयार करतात ज्यामुळे कोरडिंग द्रव किंवा बाष्प होऊ शकते आणि बर्‍याच विषारी देखील आहेत ज्यामुळे हाताळणी आणि विल्हेवाट लावण्यास समस्या निर्माण होतात.

नवीन कोटिंग, रेखीय अल्कीलेमिनेस म्हणून ओळखल्या जाणार्‍या संयुगे असलेल्या कुटुंबावर आधारित, या कमतरतेंमध्ये सुधारणा होते, असे संशोधकांचे म्हणणे आहे. सामग्री अल्ट्राथिन थरांमध्ये 1 नॅनोमीटर (मीटरचा एक अब्जांश) जाडसर वापरला जाऊ शकतो आणि अनुप्रयोगानंतर सामग्रीचे आणखी गरम केल्यामुळे एक लहान अडथळा निर्माण होतो. कोटिंग केवळ विविध प्रकारचे द्रव आणि सॉल्व्हेंट्ससाठीच अभेद्य नसते तर ऑक्सिजनच्या आत प्रवेश करण्यास देखील प्रतिबंधित करते. आणि, काही सेंद्रीय byसिडची आवश्यकता असल्यास ते नंतर काढले जाऊ शकते.

पातळ अणु पत्रकांच्या संरक्षणासाठी “हा एक अनोखा दृष्टीकोन आहे”, लि सांगतात की, त्यातून एक जादा एकच रेणू तयार होतो ज्याला मोनोलेयर म्हणून ओळखले जाते, जे टिकाऊ संरक्षण प्रदान करते. ते म्हणतात की, "यामुळे सामग्रीला 100 दिवसांच्या आजीवन वस्तूंचा घटक मिळतो," यापैकी काही सामग्रीची प्रक्रिया आणि उपयोगिता काही तासांपासून काही महिन्यांपर्यंत वाढवते. आणि कोटिंग कंपाऊंड “खूप स्वस्त आणि लागू करणे सोपे आहे,” ते पुढे जोडले.

या कोटिंग्जच्या आण्विक वर्तनाचे सैद्धांतिक मॉडेलिंग व्यतिरिक्त, संकल्पनेचा पुरावा म्हणून, नवीन कोटिंगसह संरक्षित टीएमडी मटेरियलच्या फ्लेक्सपासून कार्यसंघ फोटोडेटेक्टर बनविले. कोटिंग मटेरियल हायड्रोफोबिक आहे, याचा अर्थ असा की तो पाण्याला जोरदारपणे प्रतिकार करतो, जे अन्यथा लेपमध्ये पसरतात आणि कोटिंगच्या आत नैसर्गिकरित्या तयार झालेल्या संरक्षक ऑक्साईड थर विरघळतात, ज्यामुळे जलद गंज वाढतो.

कोट वापरणे ही एक अतिशय सोपी प्रक्रिया आहे, सु स्पष्ट करते. 2 डी सामग्री सहजपणे द्रव हेक्झिलॅमिनच्या बाथमध्ये ठेवली जाते, हे रेखीय अल्कीलामाइनचे एक रूप असते, जे साधारण दाबाने सुमारे 130 मिनिटांच्या तापमानात सुमारे 20 मिनिटांनंतर संरक्षणात्मक कोटिंग बनवते. नंतर, एक गुळगुळीत, क्रॅक-मुक्त पृष्ठभाग तयार करण्यासाठी, त्याच हेक्झिलॅमिनच्या वाफेमध्ये सामग्री आणखी 20 मिनिटे विसर्जित केली जाते.

"आपण फक्त या द्रव रसायनात वेफर लावला आणि गरम होऊ द्या," सु म्हणतो. “मुळात तेच.” कोटिंग “खूप स्थिर आहे, परंतु काही विशिष्ट सेंद्रीय idsसिडद्वारे ते काढले जाऊ शकते.”

अशा कोटिंग्जचा वापर टीएमडी आणि ब्लॅक फॉस्फरससह, परंतु संभाव्यतः सिलिकिन, स्टॅनिन आणि इतर संबंधित सामग्रीसह, 2 डी साहित्यासंबंधी संशोधनाची नवीन क्षेत्रे उघडू शकतो. या सर्व साहित्यांमधील काळा फॉस्फरस सर्वात असुरक्षित आणि सहजपणे कमी होत असल्याने, कार्यसंघाने त्यांच्या प्रारंभिक संकल्पनेसाठी हेच वापरले.

नवीन कोटिंग "या आकर्षक 2 डी सामग्रीचा वापर करण्याच्या पहिल्या अडथळ्यावर विजय मिळवण्याचा एक मार्ग प्रदान करू शकेल," असे सु म्हणतात. ते म्हणाले, “व्यावहारिकदृष्ट्या कोणत्याही अर्जासाठी आपण याचा वापर करण्यापूर्वी प्रक्रियेदरम्यान होणारी rad्हासास सामोरे जाण्याची गरज आहे.” आणि ते पाऊल आता पूर्ण झाले आहे, असे ते म्हणतात.

या पथकात अणू विज्ञान आणि अभियांत्रिकी, रसायनशास्त्र, साहित्य विज्ञान आणि अभियांत्रिकी, इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकी आणि संगणक विज्ञान आणि इलेक्ट्रॉनिक्स रिसर्च प्रयोगशाळा, तसेच ऑस्ट्रेलियन नॅशनल युनिव्हर्सिटी, चिनी Academyकॅडमी ऑफ सायन्सेस विद्यापीठातील इतर संशोधकांचा समावेश होता. , डेन्मार्कमधील आरहस युनिव्हर्सिटी, ऑक्सफोर्ड युनिव्हर्सिटी आणि जपानमधील शिन्शु युनिव्हर्सिटी. या कार्यास अमेरिकन ऊर्जा विभागाने अर्थसहाय्यित सेंटर फॉर एक्झिटॉनिक्स आणि एनर्जी फ्रंटियर रिसर्च सेंटर आणि नॅशनल सायन्स फाउंडेशन, चायनीज Foundationकॅडमी ऑफ सायन्सेस, रॉयल सोसायटी, एमआयटी संस्थेच्या माध्यमातून अमेरिकन सैन्य संशोधन कार्यालयाद्वारे पाठिंबा दर्शविला. सैनिक नॅनोटेक्नोलॉजीज, आणि टोहोकू विद्यापीठ.

0 Comments: