Materiali bidimensionali che possono multitasking.

Questo è il risultato di un nuovo processo che produce naturalmente monostrati modellati che possono fungere da base per la creazione di un'ampia varietà di nuovi materiali con doppia ottica, magnetico, capacità catalitiche o di rilevamento.

"I materiali fantasia aprono la possibilità di avere due funzionalità in un unico materiale, come catalizzare una reazione chimica e contemporaneamente fungere da sensore per un secondo set di molecole, " disse Socrate Pantelide, William e Nancy McMinn Professore di Fisica alla Vanderbilt University, che ha coordinato la ricerca con il professor Hong-Jun Gao presso l'Istituto di Fisica dell'Accademia Cinese delle Scienze di Pechino. "Certo, puoi fare una cosa del genere usando due materiali fianco a fianco, ma i materiali con motivi offrono un'intera gamma di nuove opzioni per i progettisti di dispositivi."

Il loro successo è descritto in un articolo intitolato "Materiali bidimensionali a pattern intrinseca per l'adsorbimento selettivo di molecole e nanocluster" pubblicato il 12 giugno sulla rivista Materiali della natura .

Nell'elettronica, i materiali bidimensionali (2D) sono un tema caldo a causa delle loro numerose potenziali applicazioni. Grafene, che consiste in un unico foglio di atomi di carbonio, ha ricevuto la massima attenzione, ma si è rivelato molto difficile sintonizzare le sue proprietà chimiche ed elettriche. Di conseguenza, calcogenuri (materiali che contengono zolfo, selenio o tellurio, che sono noti per la loro ottica molto varia, proprietà elettriche e termiche) sono ora al centro della ricerca mondiale perché alcuni di essi formano naturalmente monostrati che possono fungere da tabulazioni vuote prontamente adattate per applicazioni specifiche.

Ora, Pantelides e i suoi collaboratori hanno dimostrato che monostrati formati da due calcogenuri (platino-selenio e rame-selenio) si combinano naturalmente con precisione su scala nanometrica in triangoli alternati con fasi diverse:metallico e semiconduttore. Poiché ogni fase ha proprietà elettriche e chimiche diverse, due diversi tipi di molecole possono legarsi alla sua superficie, permettendogli di svolgere due funzioni contemporaneamente.

"Generalmente, I materiali 2D sono "funzionalizzati" per applicazioni specifiche adsorbendo su di essi diverse specie di atomi o molecole o incorporando impurità nella loro struttura cristallina altrimenti perfetta nello stesso modo in cui i semiconduttori come il silicio sono funzionalizzati mediante drogaggio con impurità, che consente la fabbricazione di dispositivi elettronici, come i "chip" che guidano i computer, " ha spiegato Pantelides. "La nostra nuova carta estende il regno dei materiali 2D di un passo importante. Dimostra un modo per fabbricare materiali 2D che consente di funzionalizzare le due fasi del materiale in modo indipendente".

Gli esperimenti sono stati condotti nel laboratorio di Gao a Pechino e i calcoli teorici sono stati eseguiti a Vanderbilt, il Centro di calcolo scientifico per la ricerca energetica nazionale del Dipartimento dell'energia degli Stati Uniti e l'Università dell'Accademia cinese delle scienze.