Onderzoekers in Zuid-Korea hebben Voor de eerste keer, ontwikkelde een eenvoudige techniek om een ​​tweedimensionaal stikstofhoudend kristal te produceren dat de capaciteit heeft om een ​​potentiële concurrent te zijn van grafeen en silicium als halfgeleidermaterialen.

Grafeen is een tweedimensionale (2D) één-atoom dikke laag koolstofkristallen die veel buitengewone eigenschappen heeft in termen van sterkte, elektrische en thermische geleidbaarheid, en optische transparantie. Grafeen is veelbelovend voor gebruik in nano-elektronica, waterstof opslag, batterijen en sensoren.

Onderzoek naar grafeen in de afgelopen jaren heeft bij wetenschappers enorme belangstelling gewekt voor het potentieel om andere 2D-kristallen te synthetiseren door andere elementen dan koolstof in het koolstofrooster van grafeen te introduceren. De motivatie hierachter is de mogelijkheid die dit zou kunnen bieden om materialen te ontwikkelen die kunnen worden gebruikt als een actief schakelelement in de elektronica.

De atomaire grootte en structuur van stikstof maken het een uitstekende keuze voor dit doel, omdat het van nature in een sterk netwerk van koolstofatomen kan passen door bindingen (sp2) te creëren waarin elektronen door het hele netwerk worden gedeeld.

Terwijl er veel problemen zijn bij de synthese van grafeen, het team van onderzoekers van het Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) en de Pohang University of Science and Technology in Zuid-Korea synthetiseerde stikstofhoudende 2D-kristallen met behulp van een eenvoudige chemische reactie in vloeibare fase zonder een sjabloon te gebruiken. Conventionele methoden voor de vorming van 2D-kristallen vereisen het gebruik van een dergelijke sjabloon.

De onderzoekers verifieerden de structuur van het stikstofhoudende kristal door middel van scanning tunneling microscopie met atomaire resolutie en bevestigden de halfgeleidende aard ervan door het te testen met een veldeffecttransistor. De unieke geometrische en elektronische structuur van de stikstofhoudende kristallen maken het potentieel geschikt voor gebruik in elektronica, sensoren en katalyse.

De succesvolle synthese ervan met behulp van een eenvoudige techniek kan een nieuw hoofdstuk openen in de kosteneffectieve generatie van andere 2D-materialen.

"Wij zijn van mening dat de resultaten die in dit werk worden gepresenteerd niet alleen een overtuigende vooruitgang bieden op het gebied van materiaalwetenschap en -technologie, maar ook opwindend potentieel voor een breed scala aan praktische toepassingen, van natte chemie tot apparaattoepassingen, " zegt professor Jong-Beom Baek, hoogleraar aan de School of Energy and Chemical Engineering aan UNIST. "Dus, het materiaal zou onmiddellijk de aandacht trekken van een breed scala aan disciplines, vanwege de potentiële wetenschappelijke en technologische effecten, " hij zegt.