Sono 50, 000 volte più sottili di un capello umano e spessi solo pochi atomi:i materiali bidimensionali sono le sostanze più sottili che sia possibile produrre oggi. Hanno proprietà completamente nuove e sono considerati il ​​prossimo grande passo nella moderna tecnologia dei semiconduttori. In futuro potrebbero essere usati al posto del silicio nei chip dei computer, diodi emettitori di luce e celle solari. Fino ad ora, lo sviluppo di nuovi materiali bidimensionali è stato limitato a strutture con strati di legami chimici rigidi in due direzioni spaziali, come un foglio di carta in una pila. Ora per la prima volta, un gruppo di ricerca delle università di Marburgo, Giessen e Paderborn, guidato dalla Dott.ssa Johanna Heine (Chimica Inorganica, Philipps University of Marburg) ha superato questa limitazione utilizzando un concetto innovativo. I ricercatori hanno sviluppato un cristallo ibrido organico-inorganico costituito da catene in un'unica direzione, ma nonostante ciò forma ancora strati bidimensionali. Ciò consente di combinare diversi componenti di materiale, come pezzi di un set da costruzione, per creare materiali su misura con proprietà innovative.

In questo progetto, il team di ricerca ha combinato i vantaggi dei materiali bidimensionali e delle perovskiti ibride:l'omonima perovskite minerale è ben nota per le sue proprietà optoelettroniche, e può essere combinato con altri materiali per migliorare queste caratteristiche. "La particolarità di questo è che offre opzioni completamente nuove per la progettazione mirata di futuri materiali funzionali, "dice la dottoressa Johanna Heine, un chimico e capogruppo di ricerca junior presso l'Università di Marburgo, descrivendo questo settore di ricerca di grande attualità e dalle grandi potenzialità applicative. "Questo effetto fisico, scoperto per la prima volta qui, potrebbe consentire di regolare il colore delle future tecnologie di illuminazione e display in modo semplice e mirato, "dice il fisico Philip Klement, autore principale e dottorando nel gruppo di ricerca guidato dal professor Sangam Chatterjee presso l'Università Justus Liebig di Giessen (JLU).

Il lavoro è stato svolto in una collaborazione interdisciplinare:il team della dott.ssa Johanna Heine presso l'Università di Marburg ha sviluppato per la prima volta la sintesi chimica e ha creato il materiale come un singolo cristallo di massa. Philip Klement e il team del professor Chatterjee alla JLU hanno quindi utilizzato questi cristalli per produrre singoli strati atomicamente sottili e li hanno studiati utilizzando la spettroscopia laser ottica. Hanno trovato un'emissione di luce spettrale a banda larga ("bianca"), la cui temperatura di colore può essere regolata modificando lo spessore dello strato. Lavorando a stretto contatto con il professor Stefan Schumacher e il suo team di fisici teorici presso l'Università di Paderborn, i ricercatori hanno effettuato uno studio microscopico dell'effetto e sono stati in grado di migliorare le proprietà del materiale.

In questo modo i ricercatori sono stati in grado di coprire l'intero processo dalla sintesi del materiale e comprenderne le proprietà, alla modellazione delle proprietà. I loro risultati sono stati pubblicati sulla rivista specializzata Materiale avanzato .