Хотя научное сообщество в целом считает, что это непрерывные случайные сети атомов, существует давний фундаментальный вопрос: действительно ли аморфные материалы являются непрерывными случайными сетями или в них встроены нанокристаллиты??
Теперь у нас наконец есть ответы – благодаря новому исследованию, в котором подробно описаны первые успешные эксперименты по выращиванию, построению изображений с атомным разрешением и исследованию свойств двумерного аморфного углерода. Статья публикуется сегодня в журнале Nature и публикуется международной группой исследователей, в том числе Сократом Пантелидесом, заслуженным профессором физики и инженерии Университета Вандербильта.
«Впервые, благодаря открытию этого однослойного материала, мы можем подтвердить состав аморфной структуры как случайной сети, содержащей нанокристаллиты, что дает убедительные доказательства одной из сторон изначальных дебатов», – сказал Пантелидес. "Но эта работа не только дает ответы; она представляет физический двумерный углеродный материал, отличный от прославленного графена, с потенциально многообещающими приложениями в будущем."
По словам Пантелидеса, в будущем применение этого материала в устройствах может включать в себя антикоррозионные барьеры для магнитных жестких дисков в компьютерах будущего и для токосъемных электродов в батареях.
Вопросы, касающиеся состава аморфного материала, сохранялись в течение многих лет из-за давних технологических проблем для исследователей, которые включали ограничения в мелкомасштабной микроскопии, которые не позволяли физикам точно отображать трехмерные аморфные материалы в атомном масштабе. И хотя исследователи могли точно отображать аморфные монослои, такие монослои до сих пор создавались с использованием пучков электронов высокой энергии для разупорядочения кристаллических монослоев.
Первый в истории стабильный монослой аморфного углерода, выращенный группой под руководством Барбароса Озийлмаза из Национального университета Сингапура и созданный группой Кадзу Суенага в наукограде Цукуба, Япония, оставляет эти проблемы в прошлом.
Физик-теоретик, профессор Пантелидес работал удаленно с командами в Сингапуре и Токио, чтобы интегрировать экспериментальные данные, основы теории и результаты расчетов. Бывший аспирант Пантелидеса, Цзюньхао Линь, научный сотрудник группы Суэнага, выполнил ключевую микроскопию.
Научный сотрудник Вандербильта Юнь-Пэн Ван построил соответствующую модель и выполнил расчеты.
Метод выращивания, в котором используется холодная подложка и используется лазер для контролируемой подачи энергии, дает воспроизводимые однослойные пленки и привел к новым знаниям о расположении атомов и электрических, механических и оптических свойствах.
Благодаря успешным разработкам и открытиям команды воспроизводимый подход открывает двери для исследований роста других аморфных двумерных материалов.