새로운 원자박형 전자화물 물질군 발견

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왼쪽 패널의 노란색 등가 곡면은 C3 삼량 체 사이에 국한된 전자를 나타냅니다. 오른쪽의 이온화 구조에는 갇힌 전자가 없으며 M 원자 중 일부는 대체로 변위되었습니다. M 원자의 이러한 변위는 이온화 된 구조를 다시 크게 안정화시킵니다. 신용
배성민, 한 네스 래 비거

요약 :
바람직한 전기적 특성을 가진 재료의 거동에 대한 탐색 적 조사는 2 차원 (XNUMXD) 재료의 구조적 단계를 발견했습니다. 새로운 물질 군은 전자가 원 자나 이온의 핵을 공전하는 대신 원 자나 이온을 위해 일반적으로 예약 된 공간을 차지하는 전기화물입니다. 안정적이고 저에너지이며 조정 가능한 재료는 나노 기술에 잠재적 인 응용을 가질 수 있습니다.

새로운 원자 박형 일렉트라 이드 물질 군 발견

요코하마, 일본 | 게시일 : 11 년 2021 월 XNUMX 일

일본 요코하마 국립 대학교 물리학과 부교수 Hannes Raebiger가 이끄는 국제 연구팀은 10 월 XNUMX 일 Advanced Functional Materials의 선두 주자로 결과를 발표했습니다.

처음에 팀은 Sc2CO2로 알려진 2D 시스템의 기본 속성을 더 잘 이해하기 시작했습니다. 금속 스칸듐 원자 XNUMX 개, 탄소 원자 XNUMX 개, 산소 원자 XNUMX 개를 포함하는이 시스템은 총칭하여 MXene이라고하는 화학 화합물 계열에 속합니다. 그들은 일반적으로 산소 또는 불소 원자로 점선으로 된 금속 층 사이에 XNUMX 원자 두께의 탄소 또는 질소 층으로 구성됩니다.

연구원들은 육각형 위상으로 구조화 될 때 시스템이 원하는 전기적 특성을 가질 것이라는 예측 때문에 MXene Sc2CO2에 특히 관심이있었습니다.

“Sc2CO2의 육각형 위상에 대한 이러한 매혹적인 예측에도 불구하고 우리는 아직까지 성공적으로 제조되었는지는 알지 못합니다. "기본 속성을 분석하여 완전히 새로운 구조 단계를 발견했습니다."

새로운 구조 단계는 새로운 일렉트라 이드 재료를 생성합니다. 원자가 얇은 2D 구조상은 중앙 탄소 평면을 형성하는 타일 모양으로 설명됩니다. 이전에 예측 된 모양은 모든 꼭지점에 탄소 원자가 있고 중앙에 하나가있는 육각형이었습니다. 새로운 재료는 마름모 모양을하고 있으며, 정점에 전자가 있고 중앙에 탄소 삼량 체 (연속 탄소 원자 XNUMX 개)가 있습니다.

"탄소는 지구상에서 가장 흔한 물질 중 하나이며 생명체에게 매우 중요하지만 삼량 체로는 거의 발견되지 않습니다."라고 Raebiger는 말했습니다. “탄소 삼량 체가 일반적으로 발견되는 가장 가까운 곳은 성간 공간입니다.”

전체 모양은 이전에 설명한 육각형 구조보다 덜 대칭 적이지만 중앙 평면에 대해서는 더 대칭 적입니다. Raebiger에 따르면이 구조는 새로운 일렉트라 이드 제품군의 등장으로 인해 고유 한 특성을 제공합니다.

"전기는 전자를 구조 단위로 포함하며 종종 매우 우수한 전기 전도체입니다."라고 Raebiger는 말했습니다. “현재의 일렉트라 이드 계열은 절연체이며 대부분의 절연체는 전자를 추가하거나 제거하여 전도성을 만들 수 있지만 이러한 재료는 단순히 더 절연성이 높아집니다.”

MXene은 조정 가능한 전도도, 다양한 형태의 자기를 포함하는 풍요로운 특성을 제공하고 / 또는 촉매로서의 화학 반응을 가속화하기 위해 다른 금속 요소로 재구성 될 수 있기 때문에 재료로서 특히 매력적입니다. 그 위에 원자 두께가 몇 개 밖에되지 않는 초박형 시트, 즉 2D 재료입니다. 새로 발견 된 일렉트라 이드는 원자와 이온 사이의 격자 공극에 전자를 가지고 있으며, 이는 대형 입자 가속기의 전자 소스와 같은 주변 공간으로 쉽게 방출 될 수있을뿐만 아니라 특별히 원하는 화학 반응을 촉매하기 위해 빌려 질 수 있습니다.

“우리는 이러한 재료가 어떻게 더 잘 작동하는지 이해하고 싶었 기 때문에이 발견을했습니다.”라고 Bae는 말했습니다. "이해할 수없는 일이 생기면 더 깊이 파고 들어가십시오."

공동 저자로는 William Espinosa-García 및 Gustavo M. Dalpian, Centro de Ciências Naturais e Humanas, Universidade Federal do ABC, Brazil; 한국 과학 기술원 물리학과 강윤구, 한명준; 이주호, 김용훈, 한국 과학 기술원 전기 공학과; Noriyuki Egawa, Kazuaki Kuwahata 및 Kaoru Ohno, 요코하마 국립 대학교 물리학과; 그리고 Mohammad Khazaei와 Hideo Hosono, Tokyo Institute of Technology 요소 전략 재료 연구 센터. Espinosa-García는 또한 Grupo de investigación en Modelamienot y Simulación Computacional, Facultad de Ingenierías, Universidad de San Buenaventura-Medellín 과도 제휴하고 있습니다.

이와키 장학 재단 상파울루 연구 재단; 한국 연구 재단, 과학 기술 정보 통신부, 교육부 KAIST (구 한국 과학 기술원); 그리고 삼성 전자의 삼성 리서치 자금 지원 센터가이 작업을 지원했다.

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요코하마 국립 대학에 대해
Yokohama National University (YNU 또는 Yokokoku)는 1949 년에 설립 된 일본 국립 대학입니다. YNU는 학생들에게 교수진의 폭 넓은 전문 지식을 활용 한 실용적인 교육을 제공하고 글로벌 커뮤니티와의 교류를 촉진합니다. YNU는 실용적 응용 과학 학술 연구에있어 영향력이 큰 출판물로 이어지고 국제 과학 연구와 세계 사회에 기여합니다.

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연락처 :
츠 무라 아키코

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