Tweedimensionale materialen zoals grafeen zijn misschien maar één of twee atomen dik, maar ze zijn klaar om flexibele elektronica aan te drijven, een revolutie teweegbrengen in composieten en zelfs ons water zuiveren.

Echter, zo dun zijn heeft een prijs:de functionele eigenschappen waarvan we afhankelijk zijn, zullen veranderen als het materiaal vervuild raakt.

Gelukkig, veel 2D-materialen vertonen het 'zelfreinigende fenomeen', wat betekent dat wanneer verschillende 2D-materialen tegen elkaar worden gedrukt, verdwaalde moleculen uit de lucht en het laboratorium worden naar buiten geduwd en laten grote gebieden vrij van onzuiverheden.

Sinds de isolatie van grafeen in 2004 is een hele reeks andere 2D-materialen ontdekt, elk met een reeks verschillende eigenschappen.

Wanneer grafeen en andere 2D-materialen worden gecombineerd, het potentieel van deze nieuwe materialen komt tot leven.

Door stapels 2D-materialen in een nauwkeurig gekozen volgorde te stapelen, kunnen nieuwe materialen worden geproduceerd, heterostructuren genaamd, die kunnen worden verfijnd om een ​​specifiek doel te bereiken (van LED's, tot waterzuivering, tot hogesnelheidselektronica).

Deze vlakke gebieden hebben een aantal van de meest fascinerende natuurkunde van onze tijd opgeleverd. Nutsvoorzieningen, de veronderstelling dat deze gebieden volledig schoon zijn, wordt onder de loep genomen.

Inschrijven Nano-letters een team van onderzoekers van het National Graphene Institute van de Universiteit van Manchester heeft aangetoond dat zelfs het gas waarin de 2D-materiaalstapels worden geassembleerd, de structuur en eigenschappen van de materialen kan beïnvloeden.

Ze ontdekten dat voor één klasse van 2D-materialen, de overgangsmetaaldichalcogeniden (TMDC's), sommigen hadden een zeer grote kloof tussen hen en hun buurman; een afstand die niet wordt verklaard door theoretische berekeningen van professor Katsnelson en dr. Rudenko van de Radboud Universiteit, Nederland.

Deze waarnemingen leken allemaal te wijzen op de aanwezigheid van onzuiverheden tussen de 2D-materialen. Om dit te bevestigen, 2D-materialen werden gestapeld in een zuivere argongasatmosfeer met behulp van een afgesloten kamer (bekend als een handschoenenkastje) waarin de omgeving volledig kan worden gecontroleerd.

Waar voorheen hetzelfde materiaal grote kloven tussen buren had gegeven, deze keer gaf afstanden die overeenkwamen met die voorspeld door de theorie voor een schone interface zonder onzuiverheden.

Dokter Aidan Rooney, die de structuren in beeld heeft gebracht met behulp van hoge resolutie elektronenmicroscopie, uitgelegd:

"Door deze sandwichstructuren van opzij te bekijken, kunnen we zien hoe deze unieke materialen aan elkaar plakken en nieuwe geheimen ontdekken die we eerder hebben gemist."

Dr Sarah Haigh, die het team van onderzoekers leidde die dit werk uitvoerden, zei:

"Dit soort inzicht verandert de manier waarop we apparaten zoals LED's en sensoren bouwen van 2D-materialen. Het was bekend dat de eigenschappen van deze apparaten sterk afhangen van hoe en waar we ze maken, en voor het eerst hebben we waargenomen waarom."

De gevolgen van deze bevinding zullen direct van invloed zijn op hoe we grafeenapparaten maken voor toekomstige toepassingen, waaruit blijkt dat zelfs de omgeving waarin 2D-materiaalstapels worden geassembleerd, de atomaire structuur en eigenschappen beïnvloedt.