Kimiawi menstabilkan bahan-bahan datar atom meningkatkan potensi mereka untuk aplikasi komersial

Summer Skincare Routine • How To Fix Dehydrated Oily Skin • Healthy Skin Barrier (Juli 2019).

Anonim

Bahan dua dimensi dapat mendukung keluarga baru perangkat elektronik yang fleksibel dan berdaya rendah, tetapi keberhasilannya bergantung pada memastikan lapisannya stabil secara kimia. Seorang peneliti * STAR sekarang menunjukkan bahwa satu material 2-D, fosforena, dapat distabilkan dengan pilihan substrat yang tepat dan medan listrik.

Graphene, satu lapisan atom karbon, pantas reputasinya sebagai supermaterial; itu kuat, keras, ringan, memiliki sifat elektronik dan termal yang sangat baik. Ini adalah bahan 2-D arketipe. Baru-baru ini para ilmuwan telah menciptakan lapisan tunggal bahan lain — timah, germanium, boron, silikon dan fosfor — dengan ciri khas mereka sendiri. Sebagai contoh, sementara graphene adalah semi-metal tanpa celah pita, fosforena adalah semikonduktor seperti silikon, yang membuatnya berguna untuk perangkat elektronik. Namun, fosforena memiliki kekurangan yang terkenal: bahan mengoksidasi di udara dan kualitasnya dengan cepat terdegradasi.

Dalam mencari pendekatan yang layak untuk mengatasi hal ini, Junfeng Gao dan rekan dari A * STAR Institute of High Performance Computing menggunakan prinsip-prinsip perhitungan pertama untuk menunjukkan bahwa menempatkan fosforena pada substrat molibdenum diselenide dan menerapkan medan listrik vertikal dapat secara drastis meningkatkan ketahanannya. untuk oksidasi.

"Interaksi dan transfer muatan antara substrat dan fosforena dapat disetel oleh medan listrik eksternal, menyebabkan perubahan dalam aktivitas permukaan dan menekan oksidasi fosforena, " jelas Gao.

Studi mereka menunjukkan bahwa proses dominan yang terlibat dalam degradasi fosforena di udara adalah penyerapan oksigen. Cepat oksidasi freestanding phosphorene dalam kondisi ambien adalah karena penghalang energi rendah untuk penyerapan oksigen sekitar 0, 57 electronvolts: oksidasi dapat terjadi dalam waktu kurang dari satu menit.

Ketika analisis ini diulang dengan fosforen yang mengungguli molibdenum diselenide, penghalang energi jauh lebih tinggi. Selain itu, model menunjukkan bahwa kehadiran substrat molibdenum diselenide memungkinkan penyetelan sifat-sifat fosforen yang lebih efektif dengan medan listrik. Ini meningkatkan penghalang energi oksidasi lebih jauh. Di bawah medan listrik vertikal yang sesuai, penghalang dapat meningkat menjadi 0, 91 electronvolts. Umur fosforen ini melawan oksidasi dapat 105 kali lebih besar dari itu tanpa pengobatan.

Pendekatan Gao untuk mencapai fosforen yang stabil di udara dapat sangat mendorong penggunaannya dalam peralatan praktis. "Kami akan mengeksplorasi lebih banyak substrat untuk kemampuan mereka menstabilkan fosforena, " kata Gao. "Secara khusus, kami ingin mengetahui apakah substrat seperti itu cocok untuk pertumbuhan fosforena epitaxial."

menu
menu