(PhysOrg.com) -- Een nieuwe manier om gelaagde materialen te splitsen, vergelijkbaar met grafiet, in vellen materiaal van slechts één atoom dik zou kunnen leiden tot revolutionaire nieuwe elektronische en energieopslagtechnologieën.

Een internationaal team, geleid door wetenschappers van Oxford University en Trinity College Dublin, heeft een veelzijdige methode uitgevonden om deze 'nanosheets' van één atoom dik te maken van een reeks materialen met behulp van milde ultrasone pulsen, zoals die gegenereerd door reinigingsapparatuur voor sieraden, en gewone oplosmiddelen. De nieuwe methode is eenvoudig, snel, en goedkoop, en kan worden opgeschaald om op industriële schaal te werken.

Het team publiceert deze week een rapport van het onderzoek Wetenschap .

Elke één millimeter dikke laag grafiet bestaat uit ongeveer drie miljoen lagen grafeen - een platte laag koolstof van één atoom dik - die op elkaar zijn gestapeld.

'Vanwege zijn buitengewone elektronische eigenschappen heeft grafeen alle aandacht gekregen, waaronder een recente Nobelprijs, zoals natuurkundigen hopen dat het zou kunnen, op een dag, concurreren met silicium in elektronica, ' zei Dr. Valeria Nicolosi van de afdeling Materialen van de Universiteit van Oxford, die het onderzoek leidde met professor Jonathan Coleman van Trinity College Dublin. 'Maar in feite zijn er honderden andere gelaagde materialen waarmee we krachtige nieuwe technologieën kunnen creëren.'

Professor Coleman, van Trinity College Dublin, zei:'Deze nieuwe materialen hebben chemische en elektronische eigenschappen die zeer geschikt zijn voor toepassingen in nieuwe elektronische apparaten, supersterke composietmaterialen en energieopwekking en -opslag. Vooral, dit onderzoek betekent een grote doorbraak naar de ontwikkeling van efficiënte thermo-elektrische materialen.'

Er zijn meer dan 150 van deze exotische gelaagde materialen – zoals boornitride, Molybdeendisulfide, en wolfraamdisulfide - die het potentieel hebben om metallisch te zijn, halfmetaal of halfgeleidend, afhankelijk van hun chemische samenstelling en hoe hun atomen zijn gerangschikt.

Decennialang hebben onderzoekers geprobeerd nanosheets van dit soort materialen te maken, omdat ze door ze in atoomdikke lagen te rangschikken ons in staat zou stellen hun ongebruikelijke elektronische en thermo-elektrische eigenschappen te ontsluiten. Echter, alle voorgaande methoden waren extreem tijdrovend en arbeidsintensief en de resulterende materialen waren kwetsbaar en ongeschikt voor de meeste toepassingen.

'Onze nieuwe methode biedt lage kosten, een zeer hoge opbrengst en een zeer grote doorvoer:binnen een paar uur, en met slechts 1 mg materiaal, miljarden en miljarden grafeenachtige nanosheets van één atoom dik kunnen tegelijkertijd worden gemaakt van een grote verscheidenheid aan exotische gelaagde materialen, ' zei dokter Nicolosi.

Nanosheets die met deze methode zijn gemaakt, kunnen op het oppervlak van andere materialen worden gespoten, zoals silicium, om ‘hybride films’ te produceren die, mogelijk, waardoor hun exotische vermogens kunnen worden geïntegreerd met conventionele technologieën. Dergelijke films kunnen worden gebruikt om te bouwen, onder andere, nieuwe ontwerpen van computerapparatuur, sensoren of batterijen.

Een verslag van het onderzoek, 'Tweedimensionale nanosheets geproduceerd door vloeibare exfoliatie van gelaagde materialen', is gepubliceerd in de 4 februari-editie van het tijdschrift Wetenschap .