Atomik İncelikte Yeni Elektrot Malzeme Ailesi Keşfedildi

Ana Sayfa > Basın > Yeni atomik-ince elektrit malzeme ailesi keşfedildi

Sol paneldeki sarı eş yüzeyler, C3 trimerleri arasında lokalize olan elektronları gösterir. Sağdaki iyonize yapıda sıkışmış elektron yoktur ve bazı M atomları büyük ölçüde yer değiştirmiştir. M atomlarının bu yer değiştirmesi yine iyonize yapıyı önemli ölçüde stabilize eder. KREDİ
Soungmin Bae ve Hannes Raebiger

Özet:
Arzu edilen elektriksel özelliklere sahip malzemelerin davranışlarına yönelik bir keşif araştırması, iki boyutlu (2D) malzemelerin yapısal fazının keşfedilmesiyle sonuçlandı. Yeni malzeme ailesi, elektronların bir atomun veya iyonun çekirdeğinin yörüngesinde dönmek yerine genellikle atomlar veya iyonlar için ayrılmış bir alanı işgal ettiği elektridlerdir. Kararlı, düşük enerjili, ayarlanabilir malzemelerin nanoteknolojilerde potansiyel uygulamaları olabilir.

Yeni atomik ince elektrit malzemeleri ailesi keşfedildi

Yokohama, Japonya | 11 Haziran 2021'de yayınlandı

Japonya'daki Yokohama Ulusal Üniversitesi Fizik Bölümü'nde doçent olan Hannes Raebiger liderliğindeki uluslararası araştırma ekibi, sonuçlarını 10 Haziran'da Gelişmiş Fonksiyonel Malzemeler dergisinin ön makalesi olarak yayınladı.

Başlangıçta ekip, Sc2CO2 olarak bilinen 2 boyutlu bir sistemin temel özelliklerini daha iyi anlamak için yola çıktı. İki atom metalik skandiyum, bir karbon atomu ve iki oksijen atomu içeren sistem, toplu olarak MXenler olarak adlandırılan bir kimyasal bileşik ailesine aittir. Tipik olarak metal katmanlar arasına sıkıştırılmış, oksijen veya flor atomlarıyla noktalı bir atom kalınlığında karbon veya nitrojen katmanından oluşurlar.

Araştırmacılar, altıgen faz halinde yapılandırıldığında sistemin istenen elektriksel özelliklere sahip olacağına dair tahminler nedeniyle MXene Sc2CO2 ile özellikle ilgilendiler.

Yokohama Ulusal Üniversitesi Fizik Bölümü'nde ilk yazar ve araştırmacı olan Soungmin Bae, "Sc2CO2'nin altıgen aşamalarına ilişkin bu büyüleyici tahminlere rağmen, henüz başarılı bir şekilde üretildiğini bilmiyoruz" dedi. "Temel özelliklerini analiz ederek tamamen yeni bir yapısal aşama keşfettik."

Yeni yapısal aşama yeni elektrit malzemeleriyle sonuçlanır. Atomik incelikte 2 boyutlu yapısal faz, merkezi karbon düzlemini oluşturan döşemeli şekiller olarak tanımlanıyor. Daha önce tahmin edilen şekil, her köşede bir karbon atomu ve ortada bir karbon atomu bulunan bir altıgendi. Yeni malzemeler eşkenar dörtgen benzeri bir şekle sahip; köşelerinde elektronlar ve ortada bir karbon trimer (arka arkaya üç karbon atomu) var.

Raebiger, "Karbon, gezegenimizdeki en yaygın malzemelerden biri ve canlılar için oldukça önemli, ancak nadiren trimer olarak bulunur" dedi. "Karbon trimerlerin genellikle bulunduğu en yakın yer yıldızlararası uzaydır."

Genel şekil, daha önce açıklanan altıgen yapıya göre daha az simetriktir ancak merkezi düzleme göre daha simetriktir. Raebiger'e göre bu yapı, yeni elektrit ailesinin ortaya çıkması nedeniyle benzersiz özellikler sunuyor.

Raebiger, "Elektritler yapısal bir birim olarak elektronlar içerir ve çoğu zaman son derece iyi elektrik iletkenleridir" dedi. "Mevcut elektritler ailesi yalıtkanlardır ve çoğu yalıtkan elektron eklenerek veya çıkarılarak iletken hale getirilebilse de, bu malzemeler basitçe daha yalıtkan hale gelir."

MXenler bir malzeme olarak özellikle çekicidir, çünkü ayarlanabilir iletkenlik, çeşitli manyetizma biçimleri de dahil olmak üzere çok sayıda özellik sunmak ve/veya katalizör olarak kimyasal reaksiyonları hızlandırmak için diğer metalik elementlerle yeniden yapılandırılabilirler. Üstelik bunlar yalnızca birkaç atom kalınlığında ultra ince tabakalar, yani 2 boyutlu malzemelerdir. Yeni keşfedilen elektritler, atomlar ve iyonlar arasındaki kafes boşluklarında bulunan elektronlara sahiptir; bunlar, büyük parçacık hızlandırıcıları için elektron kaynakları gibi çevredeki boşluğa kolayca yayılabilir ve ayrıca özel olarak arzu edilen bir kimyasal reaksiyonu katalize etmek için ödünç alınabilir.

Bae, "Bu keşfi yaptık çünkü bu malzemelerin nasıl daha iyi çalıştığını anlamak istedik" dedi. “Anlamadığınız bir şeyle karşılaşırsanız daha derine inin.”

Ortak yazarlar arasında William Espinosa-García ve Gustavo M. Dalpian, Centro de Ciências Naturais e Humanas, Universidade Federal do ABC, Brezilya; Yoon-Gu Kang ve Myung Joon Han, Fizik Bölümü, Kore İleri Bilim ve Teknoloji Enstitüsü; Juho Lee ve Yong-Hoon Kim, Kore İleri Bilim ve Teknoloji Enstitüsü, Elektrik Mühendisliği Bölümü; Noriyuki Egawa, Kazuaki Kuwahata ve Kaoru Ohno, Yokohama Ulusal Üniversitesi Fizik Bölümü; ve Mohammad Khazaei ve Hideo Hosono, Element Stratejisi Malzeme Araştırma Merkezi, Tokyo Teknoloji Enstitüsü. Espinosa-García aynı zamanda Modelamienot y Simulación Computacional, Ingenierías Facultad, San Buenaventura-Medellín Üniversitesi'nde araştırma grubuyla da bağlantılıdır.

Iwaki Burs Vakfı; São Paulo Araştırma Vakfı; Kore Ulusal Araştırma Vakfı, Bilim ve BİT Bakanlığı ve Eğitim Bakanlığı; KAIST (eski adıyla Kore İleri Bilim ve Teknoloji Enstitüsü); ve Samsung Electronics'in Samsung Araştırma Finansmanı ve Kuluçka Merkezi bu çalışmayı finanse etti.

####

Yokohama Ulusal Üniversitesi Hakkında
Yokohama Ulusal Üniversitesi (YNU veya Yokokoku), 1949'da kurulmuş bir Japon ulusal üniversitesidir. YNU, fakültesinin geniş uzmanlığından yararlanarak öğrencilere pratik bir eğitim sağlar ve küresel toplulukla etkileşimi kolaylaştırır. YNU'nun pratik uygulama bilimlerindeki akademik araştırmalarındaki gücü, yüksek etkili yayınlara yol açmakta ve uluslararası bilimsel araştırmalara ve küresel topluma katkıda bulunmaktadır.

Daha fazla bilgi için lütfen tıklayın okuyun

İletişim:
Akiko Tsumura

Telif Hakkı © Yokohama Ulusal Üniversitesi

Bir yorumunuz varsa, lütfen İletişim bize.

7th Wave, Inc. veya Nanotechnology Now değil, haber bültenleri yayıncıları yalnızca içeriğin doğruluğundan sorumludur.

Yer imi: