Sciencemag.cz
Doporučujeme
Některé 2D materiály se na vzduchu, eventuálně ve vlhkém vzduchu, snadno oxidují, podléhají korozi. Týká se to černého fosforu a dichalkogenidů přechodných kovů, problém to představuje i u těch látek, kde za normálních podmínek probíhá pasivace a tenká vrstva oxidů (hydroxidů apod.) na povrchu chrání zbytek materiálu. Jenže když má materiál jen několik nebo opravdu jen 1 atomární vrstvu, samozřejmě se zde zoxiduje skoro všechno. To platí třeba pro křemík. V běžných polovodičích je pokrytí tenkou vrstvou oxidu křemičitého ideálním řešením, u 2D křemíku (silicenu) pak ale z původního materiálu nebude nic.
Možným řešením koroze u klasických materiálů bývá ochranný nátěr, i zde ale v případě 2D materiálů narážíme na problém. Nátěr bude nejspíš tlustší než samotný 2D materiál a podstatně změní jeho vlastnosti, typicky elektrickou vodivost a průhlednost. Pokud se ochranný materiál nanáší v menší vrstvě, hrozí zase, že nepokryje celý povrch, rychle se v něm vytvoří trhliny apod.
Na MITu nyní vyvinuli levný a snadno použitelný povlak, který by většinu problémů s oxidací 2D materiálů měl řešit. Lineární alkylaminy lze nanášet v dostatečně tenké vrstvě, zahříváním pak pak v materiálu odstraní drobné otvory a vznikne souvislá vrstva, přesto však tenká jen asi 1 nm a opravdu pouze monomolekulární. Povrch je pak chráněn před kyslíkem, vlhkostí i většinou dalších kapalin/rozpouštědel. V případě potřeby lze vrstva alkylamidů snadno odstranit konkrétními organickými kyselinami.
Celý koncept byl demonstrován na fotodetektoru na bázi chalkogenidů přechodných kovů. Potah autoři výzkumu vytvořili z hexylaminu. 2D materiál stačilo v lázni s hexylaminem ponechat 20 min. při 120 ºC a za normálního tlaku, dalších 20 min. pak probíhalo zahřívání v párách hexylaminu pro odstranění trhlin. Kromě dichalkogenidů vědci chtějí tuto techniku testovat pro 2D černý fosfor, silicen a stanen (2D cín).
Cong Su et al. Waterproof molecular monolayers stabilize 2-D materials, Proceedings of the National Academy of Sciences (2019). DOI: 10.1073/pnas.1909500116
Zdroj: Massachusetts Institute of Technology – MIT News
