Čeští výzkumníci vyvinuli novou metodu pro výrobu 2D materiálů (novinky.cz)

Celý článek zde:

Čeští výzkumníci vyvinuli novou metodu pro výrobu 2D materiálů - Novinky

Vědci z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského Akademie věd ČR vyvinuli novou metodu pro lepší výrobu dvojrozměrných materiálů, což jsou nejtenčí nanomateriály. Do současné doby jejich vývoj vyžadoval mnohdy ruční manipulaci, přičemž materiály byly často znečištěné a s defekty. Mimořádně čisté 2D materiály připravují tuzemští experti v unikátním přístroji, v němž panují podmínky ultravysokého vakua.

Dvojrozměrné materiály nacházejí praktické využití v elektronických zařízeních, v lékařství či environmentálních technologiích. Vynikají tím, že jejich tloušťka je v desetinách nanometrů, neboť jde o poskládané vrstvy atomů.

Pro vědecké účely jsou potřeba 2D materiály, které také mají co největší plochu, ale zároveň minimum poruch.

Takové se připravují exfoliací neboli sloupnutím jedné či několika vrstev atomů z krystalu požadovaného materiálu. To se obvykle dělá ručně pomocí lepicí pásky a za atmosférického tlaku.

Náhrada ruční manipulace

Jak nyní informovala Akademie věd, výzkumníci představili vysokovakuovou aparaturu, kde pomocí exfoliace dokážou připravovat dvojrozměrné materiály, které mají větší plochu. Díky kvalitním výchozím krystalům mají také minimum defektů a ultravysoké vakuum chrání materiál před znečištěním.

„Namísto ruční manipulace je nyní možné exfoliaci provádět v komoře vakuové aparatury pomocí speciálních držáků a pohybů manipulačních ramen,“ uvedl Jan Plšek z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, který se na objevu podílel.

Přístroj si vědci postavili přímo na míru. Jako přilnavou podložku použili tenkou vrstvu zlata a stříbra. Krystal sulfidu molybdeničitého pak přitiskli k podložce. Po opětovném oddálení vrstvu dvojrozměrného materiálu přesunuli k dalším testům, aniž by vzorek vystavili vlivu atmosféry.

„Tímto způsobem jsme získali maximální plochu dvojrozměrného materiálu – téměř 100 procent z plochy krystalu, bez znečištění a s minimem defektů,“ poznamenal Plšek.

Výhodou nového přístroje podle něj je i to, že se příprava vzorku a jeho základní charakterizace dějí na jednom místě.

Metodu otestovali na krystalu sulfidu molybdeničitého, nadcházející výzkum potvrdil, že ji lze snadno použít na další vrstevnaté materiály. Experti z ústavu chtějí metodu využívat například v projektu AMULET, do kterého je zapojeno 145 vědců a vědkyň z osmi vědeckých institucí.

Cílem tohoto projektu je vyvinout tzv. multiškálové materiály se širokým potenciálem. Odborníci budou např. zkoumat, jak víceškálové materiály reagují s biologickým prostředím, zda je lze využít pro elektrochemické či optické senzory a v neposlední řadě se budou testovat nová nanozařízení, využitelná pro přeměnu, výrobu a skladování energie.

„Výzkum v oblasti nanomateriálů je v dnešní době velmi široký. Projekt AMULET umožní propojit řadu směrů v této oblasti, což může přinést nečekané objevy,“ doplnil koordinátor projektu Martin Kalbáč z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského.

O metodě nedávno vyšel odborný článek v časopise ACS Applied Electronic Materials.