Moleculair dunne tweedimensionale kristallen kunnen de roosteraanpassingsbeperkingen van epitaxiale kristallijne dunne-filmgroei verlichten, zoals gerapporteerd door onderzoekers in Japan.

Epitaxiale groei is steeds belangrijker geworden voor het kweken van kristallijne dunne films met op maat gemaakte elektronische, optische en magnetische eigenschappen voor technologische toepassingen. Echter, de aanpak wordt beperkt door de grote structurele overeenkomsten die nodig zijn tussen een onderliggend substraat en een groeiende kristallaag erop. Takayoshi Sasaki en collega's van het International Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA) en de Universiteit van Tokyo in Japan laten zien hoe ze met behulp van tweedimensionale materialen de veelzijdigheid van epitaxiale groeitechnieken kunnen uitbreiden.

1984, Prof. Koma van de Universiteit van Tokyo stelde voor dat bepaalde gelaagde materialen zoals mica of grafiet gemakkelijk kunnen worden gekliefd om oppervlakken te produceren zonder bungelende bindingen die de roosteraanpassingsvereisten voor epitaxiale groei zouden verlichten. Interacties tussen adatomen op deze gesplitste materialen zouden prominenter zijn in vergelijking met groei op monokristallijne substraten, aangezien de van der Waals-interacties zwak zijn. Echter, de verscheidenheid aan geschikte gekloofde oppervlakken is beperkt en het hanteren ervan kan moeilijk zijn.

Met de toenemende aandacht voor tweedimensionale materialen in de afgelopen jaren, Takayoshi Sasaki en collega's besloten om moleculair dunne tweedimensionale kristallen te onderzoeken als mogelijke kiemlagen om de vereisten voor roosteraanpassing te verlichten op een manier die vergelijkbaar is met Koma's van der Waals-epitaxie. Ze legden nanosheets af van Ca ₂ Nb ₃ O _10- , Ti _0,87 O ₂ ^0,52- , of MoO ₂ ^- als een sterk georganiseerde monolaag op amorf glas. Op deze verschillende oppervlakken ze groeiden verschillende oriëntaties van SrTiO ₃ , een belangrijke perovskiet voor verschillende technologische toepassingen. De aanpak toonde het vermogen aan om verschillende oriëntaties van SrTiO . te laten groeien ₃ met een hoge mate van precisie.

De onderzoekers suggereren dat in de toekomst, het zou van groot belang zijn om meer geavanceerde controle van de groeigeometrie te bereiken met behulp van nanosheets met een complexe structuur. Ze voegen toe, "Zo'n geavanceerd ontwerp, nauwelijks gerealiseerd met de huidige technologie, zal een nieuwe weg banen voor de verdere ontwikkeling van kristaltechnologie."