Слайд 15. Возможные применения

Слайд 15

Возможные применения

Полевой транзистор из германена может найти широкое применение в электронике. Существуют исследования, свидетельствующие в пользу возможности применения германена в производстве натрий - ионных аккумуляторов. Терминированные водородом наноленты, изготовленные из германена, являются перспективным материалом для спинтроники.

Слайд 16

· Станен

Он относится к так называемым топологическим изоляторам.

Как и графен, станен представляет собой структуру, состоящую из единичного слоя атомов. Но в отличие от графена, состоящего из углерода, станен состоит из олова. И именно эта особенность позволяет станену обладать теми удивительными свойствами, которыми не может обладать графен — 100-процентной проводимостью. Впервые станен был описан в 2013 году стэндфордским ученым Су Чон Чано. Согласно его модели, станен является топологическим изолятором. Другими словами, внутри он является диэлектриком (изолятором), а снаружи может проводить электрический ток. Благодаря этому, станен может проводить электричество с нулевым сопротивлением и, что более важно, при комнатной температуре. Все свойства станена ученым только предстоит изучить: производить материал из единичного слоя атомов олова не так-то просто. Если предсказанные свойства станена окажутся верными, то этот материал будет способен совершить революцию в создании микрочипов практически для всех использующихся сегодня устройств. Во-первых, чипы смогут стать гораздо мощнее. Возможности современных чипов на основе кремния ограничены объемом выделяемого электронами тепла — чем быстрее они работают, тем горячее становятся чипы. Станен же, обладая способностью 100-процентной проводимости, будет лишен этого недостатка.

Комментарий к рисунку: Добавляя атомы фтора (жёлтые) к одноатомному слою олова (серый), исследователи надеются получить станен, способный идеально проводить электричество точно вдоль своих краёв (синие и красные стрелки).

Слайд 18

Борофен:

Новый двумерный материал, разработанный исследователями из США, Китая и России, состоит из атомов бора. В то время как бор в трехмерном виде представляет собой неметаллический полупроводник, исследователи обнаружили, что в виде двумерного листа он обладает некоторыми металлическими свойствами.

В то время как графен можно получить, просто снимая слои с графита, борофен не встречается в природе. Вместо этого, команда получила его с нуля, сначала создав теоретические модели, как он должен выглядеть, а затем синтезировала его в лаборатории. Они сделали это путем испарения бора с помощью интенсивного электронного пучка и последующей конденсации газообразного металла на тонкой пленке серебра. Поскольку серебро и бор не реагируют друг с другом, получилось вырастить слой, состоящий из одного атома бора.

Интересно, что полученный материал не является гладким, как графен. Вместо этого он больше похож гофрированный картон из-за способа соединения атомов бора между собой. Такая форма определяет некоторые интересные эффекты, например, электропроводность борофена разная в различных направлениях: электроны могут двигаться в одном направлении легче, чем в другом.
Слайд 19

Дисульфид молибдена: Исследователи из МФТИ смогли синтезировать пленки дисульфида молибдена толщиной в один атом на площади до нескольких десятков квадратных сантиметров. Разработка будет востребована в электронике и оптоэлектронике. Эти результаты работы были опубликованы в журнале ACS Applied Nano Materials.

Дисульфид молибдена MoS₂ обладает оптимальной шириной запрещенной зоны для использования в электронных приборах. Каждый слой этого материала похож на сэндвич: атомы серы наслаиваются на атомы молибдена.

Этот материал может стать перспективным для создания прозрачных и гибких электронных устройств, оптической коммуникации в компьютерах нового поколения и других направлениях электроники и оптоэлектроники. Но для этого необходимо научиться создавать его пленки на достаточно больших площадях для использования в промышленности.

Слайд 20

Синтез дисульфид молибдена состоит из двух этапов. Сначала методом атомно-слоевого осаждения выращивается пленка триоксида молибдена. На этом этапе можно контролировать ее толщину с точностью до одного атомного слоя. При этом его можно получить на пластинах вплоть до 300 мм в диаметре. Затем проводят термохимическую обработку в парах серы. В результате кислород замещается серой, и получается дисульфид. Главный из исследователей МФТИ – это Андрей Маркеев.

Также исследователи выяснили, что структура получаемой пленки зависит от температуры сульфидирования. При 500 °С получается аморфная структура с кристаллическими включениями размером несколько нанометров. Если проводить процесс при 700 °С пленка содержит кристаллиты размером около 10–20 нм. При этом слои атомов серы и молибдена оказываются ориентированы перпендикулярно поверхности. Таким образом, на поверхности образуется много оборванных связей.

Такой вид структуры имеет высокую каталитическую активностью по отношению ко многим реакциям, в том числе выделения водорода. Для использования синтезируемого материала в электронике нужно, чтобы слои S-Mo-S были ориентированы параллельно поверхности. Такая структура образуется при температуре процесса сульфидирования от 900 до 1000°C. Новый способ позволяет получать пленки толщиной от 1, 3 нм (что соответствует двум молекулярным слоям) на коммерчески значимых площадях.

Слайд 21

Вывод:

Двумерные материалы имеют уникальные свойства, благодаря чему исследователи со всего мира проявляют к ним большой интерес. 2D-материалы находят применение в медицинских технологиях: графен и его производные помогают в лечении рака. Исследователи чуть ли не каждую неделю расширяют горизонты применения перспективных двумерных материалов — некоторые из них действительно способны перевернуть мир.

1. Подробнее: https: //oyla. xyz/article/zacem-nuzny-2d-materialy

2. https: //ru. qaz. wiki/wiki/Two-dimensional_materials

3. https: //xn--80aaafltebbc3auk2aepkhr3ewjpa. xn--p1ai/grafen/

4. Подробнее: https: //graphite. in. ua/a201991-otkrytie-grafana. html

5. https: //google-info. org/5227241/1/germanen. html

6. https: //nlo-mir. ru/chudesa-nauki/32219-shest-sverhmaterialov-kotorye-smogut-izmenit-jetot-mir. html#__100

7. https: //professionali. ru/Soobschestva/it-specialisty/stanen-kak-sledujuschij-za-grafenom-chudo/

8. https: //nlo-mir. ru/chudesa-nauki/32219-shest-sverhmaterialov-kotorye-smogut-izmenit-jetot-mir. html#__100

9. Успехи физических наук А. В. Елецкий, И. М. Искандарова, А. А. Книжник, Д. Н. Красиков

10. https: //xn--80aaafltebbc3auk2aepkhr3ewjpa. xn--p1ai/dvumernyie-materialyi/

11. https: //oyla. xyz/article/zacem-nuzny-2d-materialy

12. https: //indicator. ru/chemistry-and-materials/2d-plenki-disulfida-molibdena-30-12-2019. htm

13. https: //www6. slac. stanford. edu/news/2013-11-21-tin-super-material-stanene. aspx

⇐ Предыдущая 1 2 34