Ο καθηγητής Hiroshi Nishihara από το Πανεπιστήμιο της Τόκιο, μαζί με την ομάδα του επιστημόνων από την Ιαπωνία, έχει αναπτύξει μιαν καινοτόμο μέθοδο μεταλλοεπάφης που επιτρέπει τη σύνθεση μοναδικών δομών από διδιάστατα υλικά. Οι ερευνητές επικεντρώθηκαν σε πλαϊνά ετεροδομήματα, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην παραγωγή ηλεκτρονικών συσκευών. Ωστόσο, η προηγούμενη μέθοδος σύνθεσης τέτοιων δομών ήταν πολύπλοκη και απαιτητική.
Στη νέα τους προσέγγιση, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν συντονιστικές νανοκλωβίδες με την ονομασία Zn3BHT, οι οποίες διευκολύνουν το σχηματισμό χωρικών ετεροπολων. Οι ετεροπολοί είναι διεπαφές μεταξύ δύο διαφορετικών υλικών που εμφανίζουν διακριτές ηλεκτρονικές ιδιότητες. Χρησιμοποιώντας ετεροπολίες προκαλούμενες από τις νανοκλωβίδες Zn3BHT, γίνεται δυνατό να δημιουργηθούν νέες ηλεκτρονικές ιδιότητες, οι οποίες είναι δύσκολο να επιτευχθούν χρησιμοποιώντας τα συμβατικά διδιάστατα υλικά.
Η ομάδα έρευνας ανέλαβε το έργο της σύνθεσης πλαϊνών ετεροπολών μέσω συνεχούς μεταλλοεπάφης. Αυτή η μέθοδος περιλαμβάνει τη σταδιακή βύθιση των συντονιστικών νανοκλωβίδων Zn3BHT σε διαλύματα ιόντων χαλκού και σιδήρου. “Με τη βύθιση των νανοκλωβίδων σε ακόμα υδατικά διαλύματα ιόντων χαλκού και σιδήρου από και τις δυο πλευρές, εύκολα αποκτήσαμε ετεροδομές με πλαϊνές ετεροπολές από μεταλλοεπαφήτο σίδηρο και χαλκό,” εξήγησε ο καθηγητής Nishihara.
Το εντυπωσιακό χαρακτηριστικό αυτής της μεθόδου είναι ότι ολόκληρη η διαδικασία μπορεί να πραγματοποιηθεί σε θερμοκρασία δωματίου και ατμοσφαιρική πίεση. Δεν απαιτείται εξοπλισμός ειδικού τύπου ή περίπλοκες τεχνολογικές συνθήκες. Ο μόνος προκλητικός παράγοντας είναι η απόκτηση καλά κρυσταλλισμένων, ακαθάρτων λεπτών στρωμάτων. Με πρόσβαση σε καθαρούς χώρους και καθαρούς αναλώσιμους, σύντομα θα είναι δυνατή η ανάπτυξη μιας πρακτικής τεχνολογίας παραγωγής.
Οι πλαϊνές ετεροπόλεις που προέκυψαν εμφανίζουν χαρακτηριστική ιοντική συμπεριφορά, γνωστή στα ηλεκτρονικά συστήματα. Η μελέτη διόδων που φτιάχνονται από νανοκλωβίδες Zn3BHT επιβεβαιώνει την πολλαπλή χρησιμότητά τους, δηλαδή την εύκολη ρύθμιση των χαρακτηριστικών τους χωρίς την ανάγκη για ειδικό εξοπλισμό. Επιπλέον, αυτά τα υλικά επιτρέπουν τη δημιουργία ενός ενσωματωμένου κυκλώματος από ένα μόνο στρώμα νανοκλωβίδων, με δυνατότητες για την ανάπτυξη νέων ηλεκτρονικών στοιχείων.
Τέλος, η μέθοδος της μεταλλοεπάφης επιτρέπει τη δημιουργία συνδέσεων με διάφορες ηλεκτρονικές ιδιότητες, όπως γίνεται με τις συνδέσεις p-n, τις μεταλλομονωτικές μεταλλοσυνεκτίμησης (MIM junctions) και τις μεταλλομονωτικές ημιαγωγού-μονωτικές συνεκτίμησης (MIS junctions). Υπάρχει επίσης δυνατότητα συνδυασμού παράλληλων στρωμάτων τοπολογικών απομονωτών, με ανοίγματα για νέες ηλεκτρονικές συσκευές, όπως διαχωριστές ηλεκτρονίων και πολυεπίπεδες συσκευές, που πριν ήταν μόνο θεωρητικά προβλεπόμενες.
Συνοψίζοντας, αυτή η έρευνα σηματοδοτεί την αρχή μιας νέας εποχής στη μελέτη των διδιάστατων υλικών, με την περιγραφόμενη μέθοδο της μεταλλοεπάφης να επιτρέπει τη δημιουργία εξαιρετικών δομών ετεροπολών.
Συνήθεις Ερωτήσεις:
1. Ποιους τύπους δομών μελέτησαν οι ερευνητές;
Ο καθηγητής Nishihara και η ομάδα του μελέτησαν πλαϊνά ετεροδομήματα από διδιάστατα υλικά.
2. Πώς αποκτήθηκαν μοναδικές δομές ετεροπολών από τους επιστήμονες;
Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν συντονιστικές νανοκλωβίδες με την ονομασία Zn3BHT, οι οποίες διευκολύνουν το σχηματισμό χωρικών ετεροπολών μέσω συνεχούς μεταλλοεπάφης.
3. Τι είναι οι ετεροπόλεις;
Οι ετεροπόλεις είναι διεπαφές μεταξύ δύο διαφορετικών υλικών που εμφανίζουν διακριτές ηλεκτρονικές ιδιότητες.
4. Ποιες νέες ηλεκτρονικές ιδιότητες μπορούν να επιτευχθούν χρησιμοποιώντας ετεροπολείς;
Χρησιμοποιώντας ετεροπολείς προκαλούμενες από τα νανοκλωβίδες Zn3BHT, γίνεται δυνατό να δημιουργηθούν νέες ηλεκτρονικές ιδιότητες, οι οποίες είναι δύσκολο να επιτευχθούν χρησιμοποιώντας τα συμβατικά διδιάστατα υλικά.
5. Ποια είναι τα πλεονεκτήματα της μεθόδου μεταλλοεπάφης που προτείνουν οι επιστήμονες;
Η μέθοδος της μεταλλοεπάφης επιτρέπει την εκτέλεση της διαδικασίας σε θερμοκρασία δωματίου και ατμοσφαιρική πίεση, χωρίς την ανάγκη για εξειδικευμένο εξοπλισμό ή περίπλοκες τεχνολογικές συνθήκες.
6. Ποιες είναι οι εφαρμογές των πλευρικών εσωτερικών ετεροπολών;
Οι πλευρικές ετεροπόλεις εμφανίζουν χαρακτηριστική ιοντική συμπεριφορά, γνωστή στα ηλεκτρονικά συστήματα. Επίσης, είναι δυνατή η δημιουργία ενός ενσωματωμένου κυκλώματος από ένα μόνο στρώμα νανοκλωβίδων, με τη δυνατότητα ανάπτυξης νέων ηλεκτρονικών συστατικών.
7. Τι συνδέσεις μπορούν να δημιουργηθούν χρησιμοποιώντας τη μέθοδο μεταλλοεπάφης;
Η μέθοδος μεταλλοεπάφης επιτρέπει τη δημιουργία συνδέσεων με διάφορες ηλεκτρονικές ιδιότητες, όπως οι συνδέσεις p-n, οι μεταλλομονωτικές μεταλλοσυνεκτίμησης (MIM junctions) και οι μεταλλομονωτικές ημιαγωγού-μονωτικές συνεκτίμησης (MIS junctions). Υπάρχει επίσης δυνατότητα δημιουργίας νέων ηλεκτρονικών συσκευών, όπως διαχωριστές ηλεκτρονίων και πολυεπίπεδες συσκευές.
Ορισμοί:
1. Ετεροδομήματα – δομές από δύο διαφορετικά υλικά με διακριτές ηλεκτρονικές ιδιότητες.
2. Ετεροπόλεις – διεπαφές μεταξύ δύο διαφορετικών υλικών που εμφανίζουν διακριτές ηλεκτρονικές ιδιότητες.
3. Μεταλλοεπάφη – μέθοδος που περιλαμβάνει τη σταδιακή βύθιση νανοκλωβίδων σε διαλύματα μετάλλου για την απόκτηση ετεροδομών.
Προτεινόμενοι σχετικοί σύνδεσμοι:
1. Σύνδεσμος στην ιστοσελίδα του Πανεπιστημίου της Τόκιο
2. Σύνδεσμος στην σελίδα του τμήματος έρευνας του Πανεπιστημίου της Τόκιο
3. Σύνδεσμος στο άρθρο της Wikipedia για τις ετεροπόλεις
4. Σύνδεσμος στο άρθρο της Wikipedia για τη μεταλλοεπάφη
The source of the article is from the blog toumai.es