Forskere bygger første 2D Nanowire for fremtidige telefoner og solpaneler

I 2004 var et par forskere ved University of Manchester i Storbritannia ute etter en fredag ​​kveld ved å gjøre en litt mer høyteknologisk versjon av å bruke Scotch tape for å fjerne de øverste lagene av en flak av grafitt. Hva ville være en spesielt dumt sløsing med tid for noen andre til slutt vant dem Nobelprisen i fysikk, da de skrapte bort så mange lag de ble igjen med et materiale som bare var noen få atomer tykke. Dette var grafen, verdens første todimensjonale materiale.

I de 13 årene siden har forskere forsøkt å finne ut hvordan man kan utnytte denne og andre 2D-materialer til neste generasjon av elektronikk, effektivt eliminere spørsmålet om hvordan du sparer plass i alt fra telefoner til solpaneler. Problemet er at det ikke er nok bare å lage noe 2D; det må være mulig å sette sammen flere slike materialer i samme atomer-tykk fly, skaper det som er kjent som en nanowire.

I et papir publisert mandag i Naturmaterialer, et internasjonalt forskergruppe detaljere det store fremskrittet de har tatt mot å skape den minste ledningen kjent for menneskeheten. Det er en utvikling som åpner døren for å legge inn ultratynne solcellepaneler eller LED-skjermer på overflater som klær eller glass.

Forskerne fra King Abdullah University i Saudi-Arabia, Cornell University, Massachusetts Institute of Technology og Academia Sinica forklarer hvordan de kunne kjøre en ledning, laget av molybdindisulfid, som bare er få atomer i diameter, gjennom wolfram diselenid, et materiale som brukes til fleksible solceller.

Å jobbe med ting som bare har noen få atomer i diameter, er vanskelig nok, men lære å blande disse materialene sammen og vedlikeholde egenskapene er en prosess som har bedeviled forskere. Forfatterne til dette papiret beskriver hvordan de kunne lage nanotråder fra et materiale som hovedsakelig brukes som et industrielt smøremiddel i håp om å oppmuntre til montering av elektroniske komponenter i atomskala.

"Fremstillingen av nye 2D-materialer er fortsatt en utfordring, sier Markus Buehler, en ingeniør professor ved MIT, i en uttalelse. "Oppdagelsen av mekanismer hvor visse ønskede materialstrukturer kan opprettes er nøkkelen til å flytte disse materialene mot applikasjoner. I denne prosessen er det felles arbeidet med simulering og eksperiment kritisk for å gjøre fremgang, spesielt ved å bruke molekylære modeller av materialer som muliggjør nye designretninger."

Grafens størrelse og allsidighet har oppnådd sitt rykte som fremtidens byggestein, og denne undersøkelsen er mest fremgang ennå for å løse problemet med å sette flere nanomaterialer sammen i samme plan.

Fordelen med slike 2D nanoteknikker er at den er utrolig sterk og fungerer som en usynlig web som elektriske strømmer kan passere gjennom. Nesten alle overflater kan belegges med materialet, slik at det gjør elektronikken enda mer allestedsnærværende enn de allerede er.

Å være i stand til å produsere 2D-materialer i massevis ville innlede en ny æra av lette skjermbilder og solceller som kunne implanteres omtrent hvor som helst - noe som gjør ideen om en skjerm på kappen er mer en realitet enn en sci-fi-drømdrøm.

Hvis du likte denne artikkelen, sjekk ut denne videoen om 3D-grafen.