Sciencemag.cz
Doporučujeme
Chaos nevylučuje nanokrystaly.
Jednou z modifikací uhlíku je uhlík amorfní – „saze“. Ukazuje se, že i této neuspořádané modifikaci odpovídá 2D materiál se speciálními vlastnostmi.
Vědce původně zajímala hlavně obecná otázka, zda totiž amorfní materiály přece jen neobsahují nějaké nanokrystaly, tedy drobné uspořádané mikrostruktury existující alespoň v menším měřítku. Sokrates Pantelides a Yun-Peng Wang z Vanderbilt University (vydala příslušnou tiskovou zprávu) a jeho kolegové z National University of Singapore se za tímto účelem podívali na amorfní uhlík. Jeho 2D vrstvu se jim podařilo prohlédnout pomocí mikroskopie s atomárním rozlišením. Výsledek publikovaný v Nature praví: alespoň v případě sazí (ale možná i u skla, plastů, gelů apod.) není chaos absolutní, na malém měřítku existují uspořádané struktury. K podobnému výsledku se došlo i při studiu amorfního křemíku.
Navíc se přitom pomocí Ramanovy a rentgenové spektroskopie a transmisní elektronové mikroskopie podařilo celkem detailně prozkoumat další 2D materiál. Monoatormární vrstva amorfního uhlíku má některé speciální optické, elektrické i mechanické vlastnosti. Mimochodem, materiál byl připraven „růstem od nuly“, nikoliv z krystalické 2D fáze, která by se např. rozbíjela laserem, jako se to většinou dělalo dosud. Namísto toho se prováděla chemická depozice par doplněná laserem, což vedlo ke vzniku amorfního uhlíku namísto grafenu. Postup by tak měl být použitelný i pro sloučeniny, které krystalickou fázi vůbec nemají.
Dvojrozměrný amorfní uhlík se skládá z pěti, šesti, sedmi a osmirozměrných n-úhelníků, různě vůči sobě uspořádaných. Délka vazeb i jejich úhly jsou tedy proměnlivé. 2D saze jsou stabilní a nemají tendenci přecházet na grafen. Materiál funguje izolant, odpor má zhruba stejný jako dvojrozměrný nitrid bóru BN. Amorfní uhlík je ohebný a deformuje se bez šíření trhlin z příslušného místa. Podle autorů studie by se mohl uplatnit v ohebné elektronice nebo jako materiál pro magnetický záznam dat.
Synthesis and properties of free-standing monolayer amorphous carbon, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-019-1871-2, https://nature.com/articles/s41586-019-1871-2
Vanderbilt University/Phys.org, Nature
