Forskere bygger første 2D Nanowire til fremtidige telefoner og solpaneler

I 2004 var et par forskere ved University of Manchester i Storbritannien på vej væk en fredag ​​aften ved at gøre en lidt mere højteknologisk version af at bruge Scotch tape til at skrælle de øverste lag ud af en flake af grafit. Hvad ville være et særligt dumt spild af tid for nogen andre i sidste ende vandt dem Nobelprisen i Fysik, da de skrællede så mange lag de var tilbage med et materiale, der kun var få atomer tykke. Dette var grafen, verdens første todimensionelle materiale.

I de 13 år siden har forskere forsøgt at finde ud af, hvordan man kan udnytte denne og andre 2D-materialer til den næste generation af elektronik, hvilket effektivt eliminerer spørgsmålet om, hvordan man sparer plads i alt fra telefoner til solpaneler. Problemet er, at det ikke er nok bare at lave noget 2D; det skal være muligt at sammensætte mange Sådanne materialer i samme atomer-tykke plan, hvilket skaber det, der er kendt som en nanowire.

I et papir udgivet mandag i Naturmaterialer, et internationalt forskergruppe detaljerede det store skridt fremad de har taget hen imod at skabe den mindste ledning kendt for menneskeheden. Det er en udvikling, der åbner døren for at indlejre ultra-tynde solpaneler eller LED-skærme på overflader som tøj eller glas.

Forskerne fra King Abdullah University i Saudi Arabien, Cornell University, Massachusetts Institute of Technology og Academia Sinica forklare, hvordan de kunne køre en ledning fremstillet af molybdindisulfid, der kun er få atomer i diameter gennem wolfram diselenid, et materiale der anvendes til fleksible solceller.

At arbejde med ting, der kun er få atomer i diameter, er svært nok, men at lære at blande disse materialer sammen og vedligeholde deres egenskaber er en proces, der har bedeviled forskere. Forfatterne til dette papir beskriver, hvordan de kunne skabe nanovægter fra et materiale, der hovedsagelig blev brugt som et industrielt smøremiddel i håb om at opmuntre samlingen af ​​atomskala elektroniske komponenter.

"Fremstillingen af ​​nye 2D-materialer er stadig en udfordring," siger Markus Buehler, en ingeniør professor hos MIT, i en redegørelse. "Opdagelsen af ​​mekanismer, hvorved visse ønskede materialestrukturer kan oprettes er nøglen til at flytte disse materialer til applikationer. I denne proces er det fælles arbejde med simulering og eksperiment kritisk for at gøre fremskridt, især ved hjælp af molekylære modeller af materialer, der muliggør nye designretninger."

Graphens størrelse og alsidighed har tjent sit ry som fremtidens byggesten, og denne forskning er den mest fremskredne endnu for at løse problemet med, hvordan man sætter flere nanomaterialer sammen i samme plan.

Fordelen ved sådan 2D nanotech er, at den er utrolig stærk og virker som en usynlig web, som elektriske strømme kan passere igennem. Næsten enhver overflade kan belægges med materialet, så det gør elektronikken endnu mere allestedsnærværende, end de allerede er.

At kunne masseproducere 2D-materialer ville indvarsle en ny æra af lette skærme og solceller, der kunne implanteres stort set hvor som helst - hvilket gør ideen om en skærm på din frakkemuffe mere virkelighed end en sci-fi-rørdrøm.

Hvis du kunne lide denne artikel, skal du tjekke denne video om 3D graphene.