Materialen die uit meerdere ultradunne lagen bestaan, zijn een spannend nieuw onderzoeksgebied
Wetenschappers hebben een combinatie van grafeen enmolybdeendisulfide. Twee lagen materiaal komen in contact en hechten zich vervolgens onder invloed van zwakke van der Waalskrachten aan elkaar. Grafeen is een zeer goede geleider, molybdeendisulfide is een halfgeleider, en deze combinatie zou interessant kunnen zijn voor de fabricage van nieuwe soorten opslagapparaten, zeggen wetenschappers.
Echter, voor bepaalde toepassingen, de geometriehet materiaal moet speciaal op nanometerschaal worden verwerkt - bijvoorbeeld om chemische eigenschappen te veranderen door extra soorten atomen toe te voegen of om de optische eigenschappen van een oppervlak te regelen. Oppervlakken kunnen worden gemodificeerd met een elektronenbundel of een conventionele ionenbundel. In een systeem met twee lagen is er echter altijd een probleem: de ionenbundel werkt tegelijkertijd op beide lagen, zelfs als het in het probleem de moeite waard is om slechts één laag te veranderen.
Wanneer een ionenbundel wordt gebruikt voor oppervlaktebehandeling, beïnvloedt meestal de slagkracht van de ionenDe nieuwe methode van de wetenschappers maakt echter gebruik van relatief langzame ionen die meervoudig geladen zijn.
"Het is noodzakelijk om onderscheid te maken tussen twee verschillende vormen van energie.kinetische energie, die afhangt van de snelheid waarmee de ionen werkenAan de andere kant is er potentiële energie, die wordt bepaald door de elektrische lading van de ionen.In ionenbundels speelt kinetische energie een doorslaggevende rol, maar het is vooral de potentiële energie die belangrijk is voor wetenschappers.
Er is een belangrijk onderscheid tussen deze twee vormen van energie: terwijl kinetische energie vrijkomt in beide lagen materiaal wanneer het het lagensysteem binnendringt, kan potentiële energiezeer ongelijk verdeeld over de lagen.
Molybdeendisulfide reageert zeer sterk opsterk geladen ionen. Een enkel ion dat deze laag binnendringt, kan tientallen of honderden atomen uit de laag verwijderen. Er blijft alleen een gaatje over, dat heel duidelijk zichtbaar is onder een elektronenmicroscoop, maar de grafeenlaag waar het projectiel direct na inslag in terecht komt, blijft intact: de meeste potentiële energie is al vrijgelaten.
Hetzelfde experiment kan ook worden teruggedraaid. Het sterk geladen ion raakt eerst het grafeen en vervolgens de molybdeendisulfidelaag. In dit geval blijven beide lagen intact: grafeen voorziet het ion in een fractie van een seconde van de elektronen die nodig zijn om het elektrisch te neutraliseren. De elektronenmobiliteit in grafeen is zo hoog dat het inslagpunt ook meteen “afkoelt”. Het ion doorkruist de grafeenlaag zonder een permanent spoor achter te laten. Daarna kan het geen noemenswaardige schade meer aanrichten aan de molybdeendisulfidelaag.
Dit geeft wetenschappers een nieuwe methode van gerichtstuurvlakken. Nu is het mogelijk om nanoporiën aan het oppervlak toe te voegen zonder het onderliggende substraatmateriaal te beschadigen. Dit zal je helpen geometrische structuren te creëren die voorheen onmogelijk waren. U kunt "maskers" van molybdeendisulfide maken, precies zoals gewenst geperforeerd, waarop bepaalde metaalatomen worden afgezet. Dit opent volledig nieuwe mogelijkheden voor het monitoren van de chemische, elektronische en optische eigenschappen van oppervlakken.
Lees ook
Astronomen hebben de beste plek op aarde gevonden voor een telescoop
Spanje en Groot-Brittannië record record hoge temperaturen
Duitsland verbiedt wegwerpbare plastic rietjes, apparaten en keukengerei