یافته های جدید تحقیقات در مورد گرافن

مواد دو بعدی نوید پیشرفت‌های انقلابی در الکترونیک و فوتونیک را می‌دهند، اما بسیاری از امیدوارکننده‌ترین کاندیداها در عرض چند ثانیه پس از قرار گرفتن در معرض هوا تخریب می‌شوند و عملاً برای تحقیق یا ادغام با فناوری‌های عملی مناسب نیستند. دی هالیدهای فلزات واسطه یک کلاس بسیار جذاب و در عین حال چالش برانگیز از مواد هستند. ویژگی‌های پیش‌بینی‌شده آن‌ها برای دستگاه‌های نسل بعدی مناسب است، اما واکنش‌پذیری بسیار بالای آن‌ها در هوا حتی از شناسایی ساختار بنیادی آن‌ها جلوگیری می‌کند.

محققان موسسه ملی گرافن در دانشگاه منچستر اکنون برای اولین بار با ایجاد نمونه های TEM مهر و موم شده با گرافن که از تجزیه این مواد بسیار واکنش پذیر در تماس با هوا جلوگیری می کند، برای اولین بار به تصویربرداری با وضوح اتمی از دییدیدهای فلزات واسطه تک لایه دست یافته اند.

این تحقیق که در ACS Nano منتشر شده است، نشان می‌دهد که کریستال‌های کاملاً محصور در گرافن، رابط‌های اتمی تمیز را حفظ می‌کنند و طول عمر آنها را از چند ثانیه تا چند ماه افزایش می‌دهند.

این قابلیت ناشی از بهبود روش انتقال مهر معدنی است که قبلاً توسط تیم در *Nature Electronics* توسعه یافته و گزارش شده بود، که پایه و اساس تولید نمونه های پایدار و مهر و موم شده را ایجاد می کند.

دکتر Wendong Wang که در توسعه فناوری انتقال و تهیه نمونه‌های مربوطه مشارکت داشت، توضیح داد: «در ابتدا، کار با این مواد تقریباً غیرممکن بود، زیرا آنها در عرض چند ثانیه پس از قرار گرفتن در معرض هوا کاملاً از بین می‌رفتند و روش‌های سنتی آماده‌سازی را به سادگی غیرقابل استفاده می‌کردند. روش ما از نمونه‌ها بدون هیچ گونه مراحل انتقال غیرضروری محافظت می‌کند و امکان آماده‌سازی نمونه‌هایی را فراهم می‌کند که نه تنها برای ساعت‌ها بلکه برای ماه‌ها قابل نگهداری هستند و می‌توانند در سطح بین‌المللی بین مؤسسات مختلف منتقل شوند و یک گلوگاه بزرگ در زمینه تحقیقات مواد دو بعدی را حل کند.»

دکتر گرت تتون که تصویربرداری و تجزیه و تحلیل میکروسکوپ الکترونی عبوری را برای این کار هدایت می‌کند، گفت: زمانی که توانستیم نمونه‌های پایدار تهیه کنیم، توانستیم مشاهدات جالبی درباره این مواد انجام دهیم، از جمله شناسایی تغییرات ساختاری محلی گسترده، دینامیک نقص اتمی، و تکامل ساختار لبه در نازک‌ترین نمونه‌ها.

تصویر از دانشگاه منچستر

ساختار مواد دو بعدی ارتباط تنگاتنگی با خواص آنها دارد، بنابراین انتظار می‌رود که بتوانیم ساختار کریستال‌های مختلف (از تک لایه‌ها تا ضخامت‌های توده‌ای) را مشاهده کنیم و رفتار معیوب آن‌ها اطلاعاتی را برای تحقیقات بیشتر در مورد این مواد فراهم می‌کند و در نتیجه پتانسیل آن‌ها را در زمینه فناوری باز می‌کند.

پروفسور رومن گرافچف مؤسسه ملی تحقیقاتی رومن گرافچف اظهار داشت: "چیزی که من را بیش از همه هیجان زده می کند این است که این تحقیق زمینه های علمی را که قبلاً غیرقابل دسترس بود باز می کند. ما از نظر تئوری می دانیم که بسیاری از مواد دو بعدی فعال عملکرد برجسته ای در الکترونیک، الکترونیک نوری و کاربردهای کوانتومی دارند، اما ما نتوانسته ایم نمونه های پایداری را در آزمایشگاه برای تأیید این پیش بینی ها به دست آوریم."