Een grafeen hydraulische 'nano-pers' is in staat gebleken om nieuwe tweedimensionale materialen te creëren door enorme druk uit te oefenen op verbindingen die zijn verzegeld tussen lagen grafeen.

grafeen, 's werelds eerste tweedimensionale materiaal, heeft een nieuwe eigenschap om toe te voegen aan zijn overtreffende trap repertoire. Nieuw onderzoek heeft aangetoond dat het afdichten van moleculen tussen twee atomair dunne platen grafeen extreme druk uitoefent op de moleculen om hun toestand te wijzigen, omzetten in nieuwe kristallen.

De onderzoeksgroep van de Universiteit van Manchester, onder leiding van professor Rahul Nair, publiceerde de bevindingen in Natuurcommunicatie . De opvallende resultaten demonstreren nieuwe methoden voor het creëren van veelzijdige 2D-materialen die unieke eigenschappen en voordelen hebben voor een breed scala aan toepassingen.

De grafeen nano-pers wordt mogelijk gemaakt door de unieke eigenschappen van het materiaal. Grafeen is sterker dan diamant, waardoor de extreme hoeveelheid druk kan worden uitgeoefend op ingesloten moleculen zonder de grafeenlagen te breken. De twee gestapelde lagen creëren ook een zelfsluitende envelop rond de opgesloten moleculen om ze te bevatten.

Moleculen ingesloten tussen twee lagen grafeen ervaren een druk equivalent van 10, 000 keer de luchtdruk in een fietsband.

Professor Nair zei:"Vanwege deze extreem hoge druk en grote opsluiting van opgesloten moleculen, deze grafeenbehuizingen werken effectief als een snelkookpan op nanoschaal die werkt bij kamertemperatuur."

grafeen, eerst geïsoleerd en studeerde aan de Universiteit van Manchester in 2004, aangetoond dat tweedimensionale materialen buitengewone eigenschappen hebben die de manier waarop we elektronica produceren kunnen veranderen, composieten, batterijen en meer.

Een hele familie van 2D-kristallen is sindsdien ontdekt, het vergroten van onze kennis en begrip van atomair dunne materialen buiten grafeen. Met deze nieuwe nanokristallen breiden we de toolkit uit waarmee onderzoekers kunnen werken aan de apparaten en toepassingen van de toekomst.

Dit onderzoek werd gestimuleerd door eerder werk bij het National Graphene Institute dat observeerde wat er op nanoschaal met watermoleculen gebeurt.

2D kristallen van koperoxide, magnesiumoxide en calciumoxide werden geproduceerd met behulp van deze nieuwe benadering bij kamertemperatuur die voorheen onmogelijk werd geacht. Omzetting van zoutoplossingen zoals kopersulfaat, of magnesiumchloride vereist gewoonlijk blootstelling aan intense hitte en druk om deze reacties te veroorzaken. Deze nieuwe methode levert dezelfde resultaten op bij kamertemperatuur via de druk die wordt gecreëerd in een behuizing van één nanometer tussen twee grafeenlagen.

Dr. Vasu Siddeswara Kalangi, de eerste auteur van het onderzoeksartikel zei:"De waargenomen effecten zijn niet beperkt tot grafeenomhullingen; andere 2D-kristallen kunnen worden gebruikt, te. Onze studie toont de mogelijkheid aan om hogedrukchemie en -fysica op nanoschaal te onderzoeken met behulp van de grafeen-hydraulische pers."

Huidig ​​onderzoek op het gebied van 2D-materialen richt zich op het fabriceren van heterostructuren gemaakt door verschillende atomair dunne materialen in lagen te leggen en verschillende heterostructuur-apparaten te bestuderen, bijvoorbeeld, LED's van nanoformaat.

Dit nieuwe onderzoek stelt wetenschappers ook in staat het effect te begrijpen van opgesloten moleculen in nieuwe heterostructuurapparaten die hun werk kunnen helpen of verstoren.

Er zijn opwindende nieuwe wegen geopend om de wereld om ons heen op atomaire schaal beter te begrijpen en de commercialisering van nieuwe op grafeen gebaseerde apparaten te versnellen.