Atoomdunne vellen materiaal, bekend als tweedimensionale (2D) materialen, hebben veel belangstelling getrokken vanwege hun unieke eigenschappen en potentiële toepassingen op verschillende gebieden. Het beheersen van de groei en eigenschappen van deze materialen was echter een uitdagende taak.

Nu hebben onderzoekers van de Universiteit van Manchester een nieuwe methode gedemonstreerd voor het laten groeien van 2D-materialen op speciaal ontworpen kegelvormige substraten, die nauwkeurige controle mogelijk maakt over de vorming en eigenschappen van defecten in het materiaal.

Het team, onder leiding van professor Sir Kostya Novoselov, gebruikte een chemische dampdepositie (CVD)-techniek om hexagonaal boornitride (h-BN) te laten groeien op kegelvormige substraten gemaakt van siliciumdioxide. Door de groeiomstandigheden zorgvuldig te controleren, waren ze in staat een uniforme en conforme dekking van h-BN op de kegels te bereiken, met de gewenste dichtheid en verdeling van defecten.

De onderzoekers ontdekten dat het kegelvormige substraat de vorming van specifieke soorten defecten bevordert, zoals driehoekige en zeshoekige gaten, terwijl de vorming van andere soorten defecten wordt onderdrukt. Deze controle over de vorming van defecten is cruciaal voor het optimaliseren van de eigenschappen van 2D-materialen voor specifieke toepassingen.

De mogelijkheid om defecten in 2D-materialen te beheersen is om verschillende redenen belangrijk. Defecten kunnen de elektrische, optische en mechanische eigenschappen van het materiaal beïnvloeden, en ze kunnen ook dienen als kiemplaats voor verdere defecten. Door de dichtheid en verdeling van defecten te controleren, kunnen onderzoekers de eigenschappen van 2D-materialen afstemmen op specifieke toepassingen.

In het geval van h-BN is het beheersen van defecten bijvoorbeeld belangrijk voor het verbeteren van de isolerende eigenschappen, die cruciaal zijn voor het gebruik ervan in elektronische apparaten. Door de dichtheid van defecten te verminderen, konden de onderzoekers de isolerende eigenschappen van h-BN gegroeid op kegelvormige substraten aanzienlijk verbeteren.

De nieuwe methode ontwikkeld door de onderzoekers uit Manchester biedt een krachtig hulpmiddel voor het beheersen van de groei en eigenschappen van 2D-materialen, wat nieuwe mogelijkheden zou kunnen openen voor de ontwikkeling van geavanceerde elektronische, opto-elektronische en mechanische apparaten.