Zeer kristallijne 2-D overgangsmetaal dichalcogenide supergeleiders en hun geassocieerde (van der Waals) heterostructuren bieden een rijk platform voor het onderzoek naar nieuwe kwantumfysica en exotische supergeleiding. Dit komt door hun 2-D niet-centrosymmetrische rooster met een sterke spin-orbitale interactie.

Een onderzoeksteam van de National University of Singapore onder leiding van prof. Lu Jiong, van het departement scheikunde, NUS in samenwerking met Prof Kostya S. Novoselov van Materials Science and Engineering, NUS heeft een universele elektrochemische exfoliatiemethode ontwikkeld voor de synthese van hoogkristallijne, tweedimensionale supergeleidende monolagen (2DSC). Deze 2DSC-monolagen worden verkregen in een stabiele suspensie met een monolaagproductieopbrengst tot 75%. Ze kunnen worden gebruikt voor het vervaardigen van kunstmatig ontworpen structuren die supergeleidende eigenschappen vertonen. Dit omvat het printen van 2-D supergeleidende draden op waferniveau en het construeren van supergeleidende composieten met behulp van 3D-printtechnieken.

De methode maakt gebruik van de co-intercalatie van ammoniumkationen die zijn opgelost met een grote hoeveelheid neutrale oplosmiddelmoleculen om 2D-monolagen van de 3D-bulk af te pellen. Deze strategie zorgt niet alleen voor voldoende intercalatie van verschillende gelaagde kristallen, maar vermindert ook aanzienlijk overmatig opladen en structurele schade van de gelaagde hosts. Dit is cruciaal voor de exfoliatie van hoogwaardige en grote 2DSC-monolagen. In aanvulling, 2DSC-monolaagsuspensie kan worden gebruikt om kunstmatige van der Waals-heterostructuren te fabriceren die zich gedragen als periodieke Josephson-junctie-arrays, die mogelijk kan worden gebruikt bij de fabricage van nieuwe supergeleidende apparaten.

Prof Lu zei, "Deze universele elektrochemische exfoliatiebenadering kan worden gebruikt voor de schaalbare productie van een bibliotheek met oplossingsverwerkbare, sterk kristallijne 2DSC-monolagen, biedt een enorm technologisch potentieel voor de ontwikkeling van nieuwe materiaaleigenschappen buiten het bereik van bestaande gelaagde structuren."