Materialer, der består af flere ultratynde lag, er et spændende nyt forskningsområde
Forskere har undersøgt en kombination af grafen ogmolybdæn disulfid. De to materialelag kommer i kontakt og klæber sig derefter sammen under indflydelse af svage van der Waals-kræfter. Grafen er en meget god leder, molybdæn disulfid er en halvleder, og denne kombination kan være interessant til fremstilling af nye typer lagerenheder, siger forskere.
Men for visse applikationer er geometrienmaterialet skal behandles specielt i nanometerskalaen - for eksempel for at ændre kemiske egenskaber ved at tilføje yderligere typer atomer eller for at kontrollere de optiske egenskaber på en overflade. Overflader kan modificeres ved hjælp af en elektronstråle eller konventionel ionstråle. Imidlertid er der i et to-lags system altid et problem - ionstrålen virker på begge lag samtidigt, selvom kun et lag skal ændres i problemet.
Når en ionstråle anvendes til overfladebehandling, påvirker ionernes slagkraft normaltForskernes nye metode bruger dog relativt langsomme ioner, der er multicharged.
"Det er nødvendigt at skelne mellem to forskellige energiformer.kinetisk energi, som afhænger af den hastighed, hvormed ionerne virkerPå den anden side er der potentiel energi, som bestemmes af ionernes elektriske ladning.I ionstråler spiller kinetisk energi en afgørende rolle, men det er den potentielle energi, der er særlig vigtig for forskere.
Der er en vigtig forskel mellem disse to former for energi: mens kinetisk energi frigives i begge lag af materiale, når den trænger ind i lagsystemet, kan potentiel energifordelt meget ujævnt mellem lagene.
Molybdæn disulfid reagerer meget stærkt påstærkt ladede ioner. En enkelt ion, der kommer ind i dette lag, kan fjerne titusinder eller hundreder af atomer fra laget. Der er kun et hul tilbage, som er meget tydeligt synligt under et elektronmikroskop. På den anden side forbliver grafenlaget, hvortil projektilet rammer straks efter stødet, intakt: det meste af den potentielle energi er allerede frigivet.
Det samme eksperiment kan også vendes.Den stærkt ladede ion rammer først grafen og derefter molybdæn-disulfidlaget. I dette tilfælde forbliver begge lag intakte: grafen forsyner ionen med de elektroner, der er nødvendige for at neutralisere den elektrisk i en brøkdel af et sekund. Elektronmobiliteten i grafen er så høj, at slagpunktet også straks ”køler ned”. Ionen krydser grafenlaget uden at efterlade et permanent spor. Derefter kan det ikke længere forårsage væsentlig skade på molybdæn disulfidlaget.
Dette giver forskere en ny målrettet metodekontrolflader. Nu er det muligt at tilføje nanoporer på overflader uden at beskadige substratmaterialet nedenunder. Dette hjælper med at skabe geometriske strukturer, der tidligere var umulige. Du kan oprette "masker" af molybdæn disulfid, perforeret nøjagtigt som ønsket, hvortil visse metalatomer derefter afsættes. Dette åbner helt nye muligheder for overvågning af overfladernes kemiske, elektroniske og optiske egenskaber.
Læs også
Astronomer har fundet det bedste sted på Jorden til et teleskop
Spanien og Storbritannien registrerer høje temperaturer
Tyskland forbyder engangsplasstrå, apparater og redskaber