Grafen Üzerine Yeni Araştırma Bulguları

İki boyutlu malzemeler elektronik ve fotonikte devrim niteliğinde ilerlemeler vaat ediyor, ancak en umut verici adayların çoğu havaya maruz kaldıktan birkaç saniye sonra bozunuyor, bu da onları araştırma veya pratik teknolojilere entegrasyon için neredeyse uygunsuz hale getiriyor. Geçiş metali dihalojenürler son derece çekici ancak zorlu bir malzeme sınıfıdır; tahmin edilen özellikleri yeni nesil cihazlar için çok uygundur, ancak havadaki son derece yüksek reaktiviteleri, temel yapılarının karakterizasyonuna bile engel olmaktadır.

Manchester Üniversitesi Ulusal Grafen Enstitüsü'ndeki araştırmacılar, bu son derece reaktif malzemelerin havayla temas ettiğinde bozunmasını önleyen grafenle kapatılmış TEM örnekleri oluşturarak, ilk kez tek katmanlı geçiş metali diiyodürlerinin atomik çözünürlükte görüntülenmesini başardılar.

ACS Nano'da yayınlanan bu araştırma, grafen içinde tamamen kapsüllenen kristallerin atomik olarak temiz arayüzleri koruduğunu ve ömrünü saniyelerden aylara kadar uzattığını gösteriyor.

Bu yetenek, *Nature Electronics* ekibi tarafından daha önce geliştirilen ve bildirilen, stabil, mühürlü numuneler üretmenin temelini oluşturan inorganik damga transfer yöntemindeki iyileştirmeden kaynaklanmaktadır.

Transfer teknolojisinin geliştirilmesinde ve ilgili numunelerin hazırlanmasında yer alan Dr. Wendong Wang, "Başlangıçta bu malzemeleri işlemek neredeyse imkansızdı çünkü havaya maruz kaldıktan birkaç saniye sonra tamamen yok oluyorlardı ve bu da geleneksel hazırlama yöntemlerini kullanılamaz hale getiriyordu" diye açıkladı. "Metodumuz, gereksiz transfer adımlarına gerek kalmadan numuneleri koruyor. Sadece saatlerce değil aylarca saklanabilecek, farklı kurumlar arasında uluslararası olarak aktarılabilecek numunelerin hazırlanmasına olanak tanıyarak, iki boyutlu malzeme araştırmaları alanında büyük bir darboğazı çözüyor."

Bu çalışma için transmisyon elektron mikroskobu görüntüleme ve analizine liderlik eden Dr. Gareth Teton, "Kararlı numuneler hazırlayabildiğimizde, bu malzemeler hakkında, kapsamlı yerel yapısal varyasyonları, atomik kusur dinamiklerini ve en ince numunelerde kenar yapısı evrimini belirlemek de dahil olmak üzere bazı ilginç gözlemler yapabildik" dedi.

Resim Manchester Üniversitesi'nden

"İki boyutlu malzemelerin yapısı, özellikleriyle yakından ilişkilidir. Bu nedenle, farklı kristallerin yapılarını (tek katmanlardan toplu kalınlıklara kadar) ve kusur davranışlarını doğrudan gözlemleyebilmenin, bu malzemeler üzerinde daha ileri araştırmalar için bilgi sağlaması ve böylece teknolojik alandaki potansiyellerinin kilidini açması bekleniyor."

Araştırmayı yöneten Ulusal Grafen Enstitüsü'nden Profesör Roman Gorbaçov, "Beni en çok heyecanlandıran şey, bu araştırmanın daha önce erişilemeyen bilimsel alanlara kapı açması. Teorik olarak birçok aktif iki boyutlu malzemenin elektronik, optoelektronik ve kuantum uygulamalarında olağanüstü performansa sahip olduğunu biliyoruz, ancak bu tahminleri doğrulamak için laboratuvarda kararlı örnekler elde edemedik" yorumunu yaptı.