Imperfecties maken mensen interessant; hetzelfde geldt voor kristallen.

Nu werken natuurkundigen aan de Universiteit van York met een internationaal team van onderzoekers, hebben hun focus verlegd van defecten in bulkkristallen naar die in ultradunne kristalplaten van slechts één atoom of één molecuuldikte.

Na de ontdekking van grafeen, een ultradun wondermateriaal gemaakt van een koolstofplaat van slechts één atoomdikte, een aantal andere ultradunne membranen zijn de focus geworden van onderzoek door nanotechnologen. Deze ultradunne materialen kunnen niet alleen worden gebruikt om natuurkunde in 'plat land' te bestuderen, maar kunnen ook worden gebruikt als bouwstenen om ultradunne of kunstmatig gestapelde en flexibele elektronische apparaten te produceren.

Met behulp van geavanceerde elektronenmicroscopie met hoge resolutie, de onderzoekers, waaronder wetenschappers van de Zhejiang University in Hangzhou, Universiteit van Peking, Reming University en Chinese Academie van Wetenschappen in Peking, China en King Abdullah University of Science and Technology in Saoedi-Arabië, hebben deze tweedimensionale vellen gescand op defecten met resolutie tot op atomaire schaal.

Ze hebben ontdekt dat atomair dun molybdeendisulfide (MoS ₂ ) platen hebben verschillende 'persoonlijkheden' of dominante gebreken, afhankelijk van hoe ze worden geproduceerd. Als de atomair dunne plaat van mineralen wordt gesplitst of door een chemische reactie wordt gekweekt, dan zijn de dominante defecten verlies van zwavelatomen uit de kristallijne structuur. Anderzijds, als de atomair dunne plaat wordt gekweekt door directe verdamping van bulk MoS ₂ , dan is het dominante defect het zogenaamde anti-site-type waarbij molybdeenatomen de zwavelatomen in het kristal vervangen.

Dr Matt Probert, de Yorkse leider van het ontwikkelingsteam voor het 'CASTEP'-programma voor het berekenen van de eigenschappen van materialen, zei:"We hebben de experimentele bevindingen ondersteund met gedetailleerde atoommodellen van deze defecten en hun vormingsenergieën."

Professor Jun Yuan, van het departement Natuurkunde in York, toegevoegd:"Deze informatie is essentieel om onze inspanningen om MoS . van hoge kwaliteit te telen te verbeteren ₂ voor elektronische toepassingen waar dergelijke defecten gewoonlijk ongewenst zijn."

Professor Chuanhong Jin, die het project leidde aan de Zhejiang University, zei:"De anti-site-defecten die door dit onderzoek aan het licht zijn gekomen, zijn misschien niet altijd schadelijk, omdat ze interessante magnetische eigenschappen kunnen bezitten in anders conventioneel 'niet-magnetische' materialen. Het onderzoek naar deze ultradunne kristallijne platen is duidelijk slechts het begin van een nieuw hoofdstuk van de nieuwe verkenning van de mens in de nanowereld."