Een nieuwe studie van de Australian National University (ANU) heeft uitgewezen dat een aantal 2D-materialen niet alleen bestand zijn tegen de ruimte in, maar potentieel gedijen in de barre omstandigheden.

Het kan van invloed zijn op het soort materiaal dat wordt gebruikt om alles te bouwen, van satellietelektronica tot zonnecellen en batterijen, waardoor toekomstige ruimtemissies toegankelijker worden, en goedkoper om te lanceren.

doctoraat kandidaat en hoofdauteur Tobias Vogl was vooral geïnteresseerd in de vraag of de 2D-materialen bestand zijn tegen intense straling.

"De ruimteomgeving is duidelijk heel anders dan wat we hier op aarde hebben. Dus hebben we een verscheidenheid aan 2D-materialen blootgesteld aan stralingsniveaus die vergelijkbaar zijn met wat we in de ruimte verwachten, ’ zei meneer Vogl.

"We ontdekten dat de meeste van deze apparaten het heel goed deden. We keken naar elektrische en optische eigenschappen en zagen eigenlijk helemaal niet veel verschil."

Tijdens de baan van een satelliet om de aarde, het is onderhevig aan verwarming, koeling, en straling. Hoewel er veel werk is verzet om de robuustheid van 2D-materialen aan te tonen als het gaat om temperatuurschommelingen, de impact van straling was tot nu toe grotendeels onbekend.

Het ANU-team voerde een aantal simulaties uit om ruimteomgevingen te modelleren voor potentiële banen. Dit werd gebruikt om 2D-materialen bloot te stellen aan de verwachte stralingsniveaus. Ze ontdekten dat één materiaal daadwerkelijk verbeterde als het werd blootgesteld aan intense gammastraling.

"Een materiaal dat sterker wordt na bestraling met gammastralen - het doet me denken aan de hulk, ’ zei meneer Vogl.

"We hebben het over stralingsniveaus die hoger zijn dan wat we in de ruimte zouden zien, maar we zagen het materiaal eigenlijk beter worden, of helderder."

De heer Vogl zegt dat dit specifieke materiaal mogelijk kan worden gebruikt om stralingsniveaus in andere ruwe omgevingen te detecteren, zoals in de buurt van kernreactoren.

"De toepassingen van deze 2D-materialen zullen heel veelzijdig zijn, van satellietstructuren versterkt met grafeen - dat vijf keer stijver is dan staal - tot lichtere en efficiëntere zonnecellen, wat zal helpen als het gaat om het daadwerkelijk in de ruimte krijgen van het experiment."

Onder de geteste apparaten bevonden zich atomair dunne transistoren. Transistoren zijn een cruciaal onderdeel van elk elektronisch circuit. De studie testte ook kwantumlichtbronnen, die kunnen worden gebruikt om te vormen wat de heer Vogl beschrijft als de "ruggengraat" van het toekomstige kwantuminternet.

"Ze zouden kunnen worden gebruikt voor op satellieten gebaseerde kwantumcryptografische netwerken over lange afstanden. Dit kwantuminternet zou hackbestendig zijn, dat is belangrijker dan ooit in deze tijd van toenemende cyberaanvallen en datalekken."

"Australië is al een wereldleider op het gebied van kwantumtechnologie, " zei senior auteur professor Ping Koy Lam.

"In het licht van de recente oprichting van de Australian Space Agency, en ANU's eigen Institute for Space, dit werk laat zien dat we ook internationaal kunnen concurreren bij het gebruik van kwantumtechnologie om ruimte-instrumenten te verbeteren."

Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie .