In een perspectiefoverzicht geschreven voor Nature, Sir André en dr. Irina Grigorieva, van de Universiteit van Manchester, bespreken hoe gelaagde materialen kunnen worden opgesplitst in geïsoleerde atomaire vlakken en vervolgens weer in elkaar worden gezet in een intelligent gekozen volgorde om een ​​nieuw soort materialen en structuren te creëren die niet in de natuur voorkomen.

De auteurs wijzen erop dat er naast grafeen nog vele andere één atoom of één molecuul dikke kristallen zijn. Deze omvatten monolagen van boornitride (ook bekend als 'wit grafeen') en molybdeendisulfide, die al goed gekarakteriseerd zijn en veel aandacht hebben getrokken van de academische wereld en de industrie. De zoektocht naar meer atomair dunne kristallen groeit snel.

De grafeenachtige materialen beloven een scala aan eigen toepassingen, maar in isolatie, het is onwaarschijnlijk dat ze dezelfde opmerkelijke eigenschappen bieden als grafeen zelf - 's werelds dunste, sterkste en meest geleidende materiaal.

De meest opwindende ontwikkeling voorgesteld, bewezen en nu beoordeeld door onderzoekers van de Universiteit van Manchester was het creëren van 'atomic Lego'; het stapelen van deze atomair dunne materialen in heterostructuren en kunstmatige materialen, zodat de resulterende eigenschappen kunnen worden gecontroleerd en gemanipuleerd. Dergelijke materialen die met een enkele precisie zijn gemaakt, konden met geen enkele eerder bekende techniek worden gemaakt.

De combinatiestructuren hebben het vermogen om verder te gaan dan de lange lijst van superlatieven van grafeen en toepassingen en apparaten te creëren die, tot nu, hebben alleen in science fiction bestaan. Bijvoorbeeld, Lego op atomaire schaal is al gebruikt om de elektronische kwaliteit van grafeen te verbeteren en grafeentransistors met hoge aan-uit-verhoudingen geschikt te maken voor geïntegreerde schakelingen.

Momenteel, gesofisticeerde meerlaagse structuren worden in enkele dagen in universitaire laboratoria in elkaar gezet door handmatige montage onder een optische microscoop. Dit is voldoende om de meest kansrijke combinaties voor een bepaalde toepassing te scouten. In de toekomst, deze assemblage kan op geautomatiseerde industriële basis worden gemaakt met behulp van machines die vergelijkbaar zijn met die welke momenteel honderden meters lange grafeenrollen produceren.

Sir Andre zei:"Ik geloof dat dit nieuwe onderzoeksgebied zo groot zal worden als grafeen zelf. Het is nu al duidelijk dat grafeen in combinatie met andere atomair dunne materialen eigenschappen vertoont die beter of anders zijn dan die van zichzelf.

"Vanwege de hoeveelheid mogelijkheden om deze grafeenachtige materialen samen te voegen in heterostructuren is praktisch onbeperkt, er moeten nieuwe materialen zijn met unieke eigenschappen waar nog niemand van gedroomd heeft. We hebben keuze te over."

Dr. Grigorieva voegde toe:"Met zoveel grafeenachtige kristallen die er zijn, we worden alleen beperkt door onze verbeelding hoe we ze kunnen combineren. Dat is een heel spannende tijd om materiaalwetenschapper te zijn en dit terra incognito van materialen te verkennen die je letterlijk kunt ontwerpen en vervolgens laag voor laag zelf kunt maken."