(Sinistra) Struttura superatomica e (destra) scaglie esfoliate dello spessore di 15 nm del materiale Re6Se8Cl2. Credito:Zhong et al. ©2018 American Chemical Society
Gli atomi sono i mattoni fondamentali di tutta la materia, almeno, questa è l'immagine convenzionale. In un nuovo studio, i ricercatori hanno fabbricato il primo semiconduttore 2-D superatomico, un materiale le cui unità di base non sono atomi ma superatoms - ammassi atomici che esibiscono alcune delle proprietà di uno o più atomi individuali. I ricercatori si aspettano che il nuovo materiale sia solo il primo membro di quella che diventerà una nuova famiglia di semiconduttori 2-D le cui strutture superatomiche amplieranno notevolmente la diversità, funzionalità, e applicazioni di materiali 2-D.
Xinjue Zhong e coautori della Columbia University negli Stati Uniti, CNR-ISTM e D3-CompuNet presso l'Istituto Italiano di Tecnologia in Italia, e CNRS UMR, Università di Angers in Francia, hanno pubblicato un articolo sul primo semiconduttore 2-D superatomico in un recente numero di Nano lettere .
"Questo lavoro apre le porte a nuove classi di materiali 2-D con un potenziale maggiore sintonizzabilità e controllo delle loro proprietà fisiche, " ha detto il coautore Xiaoyang Zhu della Columbia University Phys.org .
Come spiegano i ricercatori nel loro articolo, il campo dei materiali 2-D è ancora un'area di ricerca molto giovane, e la maggior parte dei materiali 2-D attualmente ha strutture relativamente semplici. Grafene, Per esempio, è costituito da un singolo strato di atomi di carbonio. In contrasto, i materiali sfusi studiati nella chimica dello stato solido hanno una varietà molto maggiore di complessità strutturale, che ha portato a un assortimento di apparecchiature elettriche, ottico, e applicazioni magnetiche.
Nel nuovo studio, i ricercatori mostrano che la progettazione di materiali 2-D con una struttura superatomica può fornire un percorso verso la realizzazione di una maggiore diversità e applicazioni risultanti. Sebbene i materiali superatomici siano stati precedentemente dimostrati in tre dimensioni, finora non è stato possibile preparare questi materiali in due dimensioni per mancanza di legame covalente tra i superati.
Qui, i ricercatori hanno studiato un materiale poco studiato chiamato Re 6 Vedi 8 Cl 2 , riportato per la prima volta nel 1983. La loro analisi ha rivelato che la struttura del materiale non è costituita da strati di singoli atomi come nel grafene, ma di "reticoli pseudoquadrati di ammassi inclinati" caratteristici di una struttura superatomica.
In questo materiale, i cluster superatomici sono legati tra loro da forti legami covalenti, tuttavia le interazioni tra gli strati sono deboli, permettendo di esfoliare sottili fogli di materiale mantenendone la struttura superatomica. Usando il metodo dello scotch, i ricercatori hanno prodotto scaglie superatomiche dello spessore di circa 15 nm, e stanno attualmente lavorando alla preparazione di fiocchi monostrato.
Sulla base dei loro test iniziali delle proprietà elettroniche e ottiche del Re 6 Vedi 8 Cl 2 fiocchi, i ricercatori si aspettano che la struttura straordinariamente complessa di tali semiconduttori 2-D superatomici offrirà un approccio promettente alla realizzazione di materiali 2-D con nuovi, proprietà e funzionalità sintonizzabili.
"Abbiamo in programma di esplorare la multifunzionalità, controllo dei gradi di libertà elettronici e fononici, e fenomeni fisici fortemente correlati in questi nuovi semiconduttori 2-D, " Disse Zhu.
© 2018 Phys.org
