Useista erittäin ohuista kerroksista koostuvat materiaalit ovat jännittävä uusi tutkimusalue
Tutkijat ovat tutkineet grafeenin jamolybdeenidisulfidi. Kaksi materiaalikerrosta joutuvat kosketuksiin ja tarttuvat sitten toisiinsa heikkojen van der Waalsin voimien vaikutuksesta. Grafeeni on erittäin hyvä johdin, molybdeenidisulfidi on puolijohde, ja tämä yhdistelmä voi olla mielenkiintoinen uuden tyyppisten tallennuslaitteiden tuotannossa, tutkijoiden mukaan.
Tietyissä sovelluksissa geometriamateriaali on käsiteltävä erityisesti nanometrin mittakaavassa - esimerkiksi kemiallisten ominaisuuksien muuttamiseksi lisäämällä lisätyyppisiä atomeja tai hallitsemaan pinnan optisia ominaisuuksia. Pintoja voidaan muokata elektronisäteellä tai tavanomaisella ionisäteellä. Kaksikerroksisessa järjestelmässä on kuitenkin aina ongelma - ionisäde vaikuttaa molempiin kerroksiin samanaikaisesti, vaikka tehtävässä muutettaisiin vain yhtä kerrosta.
Kun pintakäsittelyyn käytetään ionisuihkua, yleensä ionien iskuvoima vaikuttaa materiaaliin. Tiedemiesten uusi menetelmä käyttää kuitenkin suhteellisen hitaita ioneja, jotka varautuvat moninkertaisesti.
"Tässä on välttämätöntä erottaa kaksi eri muotoaenergiaa. Toisaalta on kineettistä energiaa, joka riippuu nopeudesta, jolla ionit iskevät pintaan. Toisaalta on olemassa potentiaalienergiaa, jonka määrää ionien sähkövaraus. Ionisäteissä kineettisellä energialla on ratkaiseva rooli, mutta tutkijoille potentiaalienergia on erityisen tärkeä.
Näiden kahden välillä on tärkeä eroenergiamuodot: vaikka kineettistä energiaa vapautuu materiaalin molemmissa kerroksissa tunkeutuessaan kerrosjärjestelmään, potentiaalienergia voi jakautua erittäin epätasaisesti kerrosten välillä.
Molybdeenidisulfidi reagoi hyvin voimakkaastivoimakkaasti varautuneet ionit. Yksi kerros, joka tulee tähän kerrokseen, voi poistaa kymmeniä tai satoja atomeja kerroksesta. Ainoa reikä on jäljellä, mikä näkyy hyvin selvästi elektronimikroskoopin alla, ja toisaalta grafeenikerros, johon ammus osuu heti iskun jälkeen, pysyy ehjänä: suurin osa potentiaalisesta energiasta on jo vapautunut.
Sama koe voidaan myös kääntää.Erittäin varautunut ioni osuu ensin grafeeniin ja sitten molybdeenidisulfidikerrokseen. Tässä tapauksessa molemmat kerrokset pysyvät ehjinä: grafeeni tuottaa ionin elektronien kanssa, joita tarvitaan sen sähköiseen neutralointiin sekunnin murto-osassa. Elektronin liikkuvuus grafeenissa on niin korkea, että myös iskupiste "jäähtyy" välittömästi. Ioni kulkee grafeenikerroksen läpi jättämättä pysyvää jälkeä. Sen jälkeen se ei voi enää aiheuttaa merkittävää vahinkoa molybdeenidisulfidikerrokselle.
Tämä antaa tutkijoille uuden kohdennetun menetelmänohjauspinnat. Nyt on mahdollista lisätä nanohuokosia pinnoille vahingoittamatta sen alla olevaa substraattimateriaalia. Tämä auttaa luomaan geometrisia rakenteita, jotka olivat aiemmin mahdottomia. Voit luoda molybdeenidisulfidin "naamiot", jotka on rei'itetty täsmälleen halutulla tavalla, joihin tietyt metalliatomit kerrostuvat. Tämä avaa täysin uusia mahdollisuuksia seurata pintojen kemiallisia, elektronisia ja optisia ominaisuuksia.
Lue myös
Astronomit ovat löytäneet teleskoopille parhaan paikan maapallolla
Espanjassa ja Isossa-Britanniassa ennätyskorkeat lämpötilat ovat korkeat
Saksa kieltää kertakäyttöiset muovinauhat, -laitteet ja -välineet