16:53 2022-05-18
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Sinteza graphyne bidimensionale
_ Sinteza două- dimensional holey graphyne
Diamantul și grafitul sunt doi alotropi de carbon care apar în mod natural despre care știm de mii de ani. Sunt atomi de carbon elementali care sunt aranjați astfel încât să fie formați din atomi de carbon hibridizați sp3 și, respectiv, sp2. Mai recent, descoperirea diferitelor alte materiale alotrope de carbon, cum ar fi grafenul, fulerenul, nanotubul de carbon, graphyne și graphdiyne, a revoluționat știința modernă a nanomaterialelor. În special, cercetarea grafenului a făcut progrese semnificative în chimia și fizica modernă datorită proprietăților sale fascinante.
Grafenul a fost prezentat drept un material minune care poate revoluționa industria semiconductoarelor, datorită proprietăților sale excepționale de mobilitate a electronilor. . În ciuda hype-ului, se pare că civilizația noastră este încă departe de a trece de la epoca siliciului la epoca grafenului. Principala provocare a utilizării grafenului în electronică este structura electronică zero-bandgap a grafenului. Acest lucru face imposibilă oprirea tranzistorilor pe bază de grafen, ceea ce limitează aplicarea acestora în industria semiconductoarelor. Deși este posibil să se depășească această limitare prin doparea sau funcționalizarea grafenului, există, de asemenea, un mare interes în căutarea de noi tipuri de alotropi de carbon 2D care au proprietăți semiconductoare excepționale, cum ar fi un interval de energie adecvat și o mobilitate ridicată.
Recent, cercetătorii au descoperit că este posibil să se doteze multe caracteristici potrivite unui semiconductor grafenului sau oxizilor de grafen prin crearea multor găuri în structura sa. Acest nou tip de material se numește „grafen găurit”. În comparație cu grafenul, γ-graphyne sau graphdiyne, grafenul holey nu numai că are proprietățile semiconductoare 2D ideale, dar are, de asemenea, legături sp neliniare și o structură specială π-conjugată, care oferă aplicații promițătoare în optoelectronică, recoltarea energiei, separarea gazelor, cataliză, remedierea apei, senzori și câmpuri legate de energie.
Până acum, grafenul perforat a fost produs în laboratoare prin sintetizarea mai întâi a grafenului, apoi supunând grafenul unui tratament fizic, chimic sau hidrotermal pentru a perfora multe găuri în structura. Cu toate acestea, o astfel de abordare de sus în jos a producției are limitările sale, deoarece dimensiunea și distribuția „găurilor” sunt inegale și greu de controlat.
Condus de directorul asociat Lee Hyoyoung, cercetători de la Centrul pentru Integrare Nanostructure Physics (CINAP) din cadrul Institutului pentru Științe de bază, Coreea de Sud, a dezvoltat o abordare de jos în sus pentru crearea unui astfel de material. Pentru prima dată, grupul a conceput o metodă de a construi topologic material de carbon 2D atom cu atom.
Acest nou material bidimensional monocristalin a fost numit „holey-graphyne” (HGY) de către grup. HGY constă dintr-o legătură alternativă între inele benzenice și legături C≡C, compuse dintr-un model de inele cu șase vârfuri și inele cu opt vârfuri foarte tensionate și un procent egal de atomi de carbon hibridizați sp2 și sp.
„Noi au fost inspirate de o moleculă intrigantă, dibenzocyclooctadiyne, care a fost sintetizată pentru prima dată de Sondheimer și colegii de muncă în 1974. În dibenzocyclooctadiyne, două inele aromatice de benzen sunt conectate prin două legături acetilenice îndoite, rezultând un inel cu opt membri extrem de tensionat. ne-a inspirat să proiectăm și să sintetizăm noul alotrop de carbon, versiunea materialului, și anume holey-graphyne”, a spus directorul asociat Lee.
Grupul de cercetare a produs cu succes HGY monocristalin ultra-subțire folosind 1,3,5-tribromo-2,4,6-trietinilbenzen ca material de bază. Un singur strat atomic subțire HGY a fost apoi sintetizat între interfața a două sisteme de solvent constând din apă și diclormetan. Noul HGY a afișat un bandgap direct de aproximativ 1,1 eV și o excelentă mobilitate calculată a purtătorului, făcându-l potrivit ca material semiconductor.
Această nouă descoperire nu demonstrează doar prima sinteză a HGY monocristalin ultrasubțire, ci și introduce un nou concept pentru proiectarea și sinteza unui astfel de nou tip de alotrop de carbon 2D. Se speră că aplicarea viitoare a HGY în industria semiconductoarelor va deschide valul pentru o nouă generație de electronice dincolo de era siliciului.
Cercetarea a fost publicată în Matter.
Comentarii:
Adauga Comentariu