Erilaisia kalvomateriaalien käyttöönottoa on haitannut se, että ne hajoavat nopeasti joutuessaan kosketuksiin hapen ja vesihöyryn kanssa. Tähän mennessä kehitetyt suojapinnoitteet ovat osoittautuneet kalliiksi tai myrkyllisiksi eikä niitä voida tarvittaessa poistaa. Nyt kansainvälinen tutkijaryhmä on kehittänyt erittäin ohuen pinnoitteen, joka on edullinen, helppo levittää ja voidaan poistaa tarvittaessa.
Kaksiulotteisten materiaalien tutkimus on erittäin aktiivinen kenttä, toteaa Massachusetts Institute of Technologyn eli MIT:n professori Ju Li. Niillä on epätavallisten elektronisten ja optisten ominaisuuksiensa vuoksi lupaavia sovelluksia, kuten erittäin herkät valonilmaisimet.
Monet näistä kaksiulotteisista materiaaleista, erityisesti musta fosfori ja siirtymämetallidikalkogenien (TMD) materiaaliluokka syöpyvät nopeastikin, kun ne altistuvat kostealle ilmalle tai erilaisille kemikaaleille.
Yksi syy piin menestykseen on sen pintaan luonnollisesti muodostuva piidioksidin suojakerros. Mutta vastaava on vaikeampi toteuttaa atomisesti ohuilla materiaaleilla, joiden kokonaispaksuus voi olla jopa pienempi kuin piidioksidinen suojakerros.
Uusi pinnoite perustuu lineaarisiin alkyyliamiiniyhdisteisiin. Se voidaan levittää yhden nanometrin paksuisena ja materiaalin lisälämmitys korjaa pieniä halkeamia. Pinnoite on läpäisemätön monille nesteille ja liuottimille ja estää myös merkittävästi hapen tunkeutumista.
Yllä on kuva uuden päällystemateriaalin molekyylirakenteesta. Pinnoitettava ohut kerrosmateriaali on violetti pohjalla ja ympäröivä ilma on esitetty hapen ja veden hajallisina molekyyleinä yläosassa. Välin tumma kerros on suojamateriaali, joka läpäisee happea (punaiset), muodostaen oksidikerroksen sen alle tarjoamaan lisäsuojaa.
Uuden pinnoitteen molekyylikäyttäytymisen teoreettisen mallinnuksen lisäksi ryhmä valmisti toimivan valotunnistimen uudella pinnoitteella suojattujen TMD-materiaalin hiutaleista konseptin todisteeksi.
Tällaisten päällysteiden käyttö voisi avata uusia tutkimusalueita lupaavista 2D-materiaaleista, mukaan lukien TMD:t ja musta fosfori. Muita lupaavia kalvomateriaaleja ovat myös silileeni, staniini ja muut vastaavat materiaalit.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 31.10.2019
Saksalaislähtöinen Ubitium on kehittänyt innovatiivisen prosessoriarkkitehtuurin, joka yhdistää eri suorittimien (CPU, GPU, DSP, FPGA) toiminnot yhteen siruun. Yrityksen mukaan tämä uusi RISC-V-arkkitehtuuriin perustuva ratkaisu mullistaa yli 50 vuotta vanhan suorittimien suunnittelun.
Moni uusi sähköauton omistaja kokee toimintasädeahdistusta. Tätä ongelmaa autonvalmistajat voivat helpottaa siirtymällä piipohjaista IGBT-piireissä piikarbidiopohjaisiin siruihin. auton vetoinvertterissä.
