science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Interacties in designermaterialen onthuld

Credit:Leids Instituut voor Natuurkunde

De fascinerende eigenschappen van grafeen - een enkele laag koolstofatomen - worden op grote schaal gevierd. Grafeen vertoont niet alleen opmerkelijke fysica, het is ook veelbelovend voor nieuwe toepassingen, zoals flexibele beeldschermen en zonnecellen. Maar wetenschappers zijn niet snel tevreden. Er wordt gejaagd op materialen van de volgende generatie:gelaagde stapels die zijn samengesteld uit enkele vellen 'platte' materialen zoals boornitride (BN), grafeen (C) of wolfraamdisulfide (WS 2 ).

De truc is dat zo'n laagcake niet alleen de som der delen is. Het kan zijn dat u eigenschappen krijgt die totaal verschillen van die van de afzonderlijke lagen. Dit geldt zelfs voor twee lagen van dezelfde soort; dubbellaags grafeen lijkt op geen enkele manier op zijn monolaagse neef. Het hangt allemaal af van hoe de lagen op elkaar inwerken. Leids natuurkundige Sense Jan van der Molen en zijn groep hebben een methode ontwikkeld om de interactie tussen lagen in elke combinatie van materialen te bepalen.

LEEM

Met behulp van een techniek genaamd lage-energie-elektronenmicroscopie (LEEM), ze schijnen elektronen van zeer lage energie op een monster. Voor elk energieniveau ze nemen een beeld op van het oppervlak, vertellen hoeveel elektronen er worden gereflecteerd. Dit geeft ze alle benodigde informatie om de interactie tussen de lagen en daarmee de eigenschappen van het nieuw gecreëerde materiaal te bepalen. Hun methode lost details 100 op, 000 keer kleiner dan andere technieken. Dit is cruciaal omdat nieuwe nanomaterialen doorgaans extreem klein zijn - minder dan de dikte van een mensenhaar.

Op maat gemaakt

Leidse natuurkundigen bestuderen stapels gelaagde materialen met een nieuwe techniek. Ze kunnen nu de vraag beantwoorden of een bepaalde stapel van verschillende materialen eigenschappen heeft die verschillen van de bestanddelen ervan door de interacties tussen de lagen te onderzoeken. Ze gebruikten deze methode om te verifiëren dat grafeen (grijs) sterk interageert met grafeen, en boornitride (paars) heeft een sterke wisselwerking met boornitride, terwijl grafeen niet wordt beïnvloed door de aanwezigheid van boornitride. We zien rechtsboven het resulterende materiaal:verschillende eigenschappen (tinten) voor gecombineerd grafeen + grafeen en boornitride + boornitride, maar geen interactie tussen grafeen en boornitride. Rechtsonder zien we een hypothetische toestand waarin alle lagen op elkaar inwerken om een ​​volledig nieuw materiaal te vormen, wat in dit voorbeeld niet het geval is. Credit:Leids Instituut voor Natuurkunde

'We gebruikten onze methode om te bewijzen dat boornitride en grafeen geen interactie met elkaar aangaan, zoals tot nu toe alleen werd aangenomen, ', zegt eerste auteur en Veni-fellow Johannes Jobst. 'Maar belangrijker, het toont het potentieel van deze nieuwe techniek. Nu kunnen we elke andere combinatie van lagen bestuderen, zoals halfgeleiders op grafeen, of twee verschillende halfgeleiders. En als we eenmaal begrijpen hoe deze interactie werkt, we kunnen vrijelijk materialen ontwerpen die zijn afgestemd op specifieke behoeften.'


Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Strategie voor celdeling gedeeld door alle domeinen van het leven
  2. Twee eiwitten behouden de pluripotentie van embryonale stamcellen op verschillende manieren
  3. Prehistorische vrouwen waren sterker dan de elite vrouwelijke atleten van vandaag
  4. Wat is de rol van het IgM-antilichaam?
  5. Wetenschappers ontdekken dat genen worden aangestuurd door nanovoetballen
  6. Hoe werken vaccins met het immuunsysteem?
  7. Zijn mannen of vrouwen betere navigators?
  8. Robuuste kaken en verpletterende beten zorgen ervoor dat zeeotters hun dieet kunnen specialiseren
  9. Designer-eiwitten die genetisch materiaal verpakken, kunnen helpen bij het leveren van gentherapie

Wetenschap