Grafénova nepriestrelná vesta: čo dokážu materiály hrúbky atómu

Svet 25. decembra 2017 (HSP/Sputnik/Foto:Depositphotos/ Nomadsoul1)

Materiály s hrúbkou jedného atómu, ktoré sa občas označujú za dvojrozmerné, zatiaľ neopustili steny výskumných laboratórií, avšak majú veľmi sľubné vyhliadky. Inšpirovaní triumfom grafénu, fyzici začali vyvíjať ďalšie dvojrozmerné štruktúry, ktoré môžu nájsť veľmi nevšedné uplatnenie.
Ilustračné foto

Dvojrozmerné materiály umožňujú zostrojiť elektronické zariadenia v oveľa menších rozmerov. V tom spočíva ich výhoda (nie však jediná) v porovnaní s obyčajnými materiálmi. Ultratenké látky získavajú nové optické, mechanické a elektronické vlastnosti. Predstavte si knižnicu. Je jasné, že knihy môžete dať iba na regály. Regály v tomto prípade označujú energiu, ktorá sa stáva dostupnou elektrónom, ak zmenšíme rozmer hmoty na minimálne hodnoty, napríklad na veľkosť priemeru atómu. Tak vzniká princíp rozmerového kvantovania.

Chlebíček z grafénu sa premieňa …
Dnes z dvojrozmerných materiálov má vyhliadky na komerčné využitie iba grafén. Vedci však nechcú obmedzovať využitie tohto materiálu len na elektroniku. Čo hovoríte na grafénovú nepriestrelnú vestu? Na prvý pohľad je to zvláštny nápad – ide predsa o mäkký materiál, v zásade je to grafit, z ktorého sa vyrábajú tuhy dl tužiek. Ale dve vrstvy grafénu naložené na seba majú úplne neuveriteľné vlastnosti: neobyčajnú odolnosť, ak sa voči nim vyvinie tlak, a ohybnosť, keď tlak povolí. Nedávno to predviedli vedci z USA a Európy. Pre vytvorenie dvojvrstevného grafénu vyvinuli tlak od jedného do desiatich gigapascalov diamantovou tyčou, čo možno porovnať s pádom dosky s hmotnosťou sto tisíc ton na meter štvorcový povrchu.
Medzitým štruktúry z troch, štyroch a piatich vrstiev grafénu tieto vlastnosti neprejavili. Zistilo sa, že za neobyčajnú pevnosť nový materiál vďačí zmenám “formy” orbitalov elektrónov, čo nemožno zopakovať v ďalších konfiguráciách vrstiev.

Plochá žiarovka a ohybný displej
“Tenšie, ohybnejšie, žiarivejšie” – to je heslo súčasných producentov displejov, a preto môžu prejaviť veľký záujem o dvojrozmerné materiály. Ako ich ale prinútiť, aby žiarili? To sa podarilo odborníkom z Viedenskej univerzity, ktorí vytvorili zdroj svetla z disulfidu molybdénu (MoS2 ) s hrúbkou jedného atómu.
Fyzici pripevnili k monovrstve z tejto zlúčeniny kovové elektródy a zavesili celú konštrukciu do vákua. Cez ňu potom púšťali elektrický prúd, čím sa disulfid molybdénu rozohrieval a vyžaroval svetlo. Svietila však iba časť povrchu v dĺžke nepresahujúcej 150 nanometrov. Nie je to veľa, ale každý začiatok je ťažký. Autori výskumu sľubujú, že vytvoria oveľa dlhší dvojrozmerný disulfid molybdénu, vyskúšajú na ňom nový typ svetelného žiarenia a potom sa ho možno podarí integrovať do mikroobvodov, z ktorých budú raz vytvorené ohybné a žiarivé displeje s hrúbkou jedného atómu.

ZDROJ >>

Komentujte :)