Kansainvälinen tiimi, jota johti Tanskan teknillisen yliopiston apulaisprofessori Kasper Steen Pedersen, on syntetisoinut uudenlaisen nanomateriaalin. Sen muokattavat sähköiset ja magneettiset ominaisuudet sopivat tulevaisuuden kvanttikoneisiin ja muihin sovelluksiin elektroniikassa.
Kromi-kloridi-pyratsiini (CrCl2 (pyratsiini)2) on kerrostettu materiaali, joka on esiaste 2D-materiaalille. Periaatteessa 2D-materiaalilla on vain yhden molekyylin paksuus ja tämä johtaa usein ominaisuuksiin, jotka ovat hyvin erilaiset kuin saman materiaalin tavalliset 3D-versiot.
Kun 3D-materiaalissa elektronit pystyvät ottamaan minkä tahansa suunnan, 2D-materiaalissa ne rajoittuvat vaakasuoraan - niin kauan kuin elektronin aallonpituus on pidempi kuin 2D-kerroksen paksuus.
Yleensä kaikki kaksiulotteiset ovat epäorgaanisia grafeenin tapaan. Kromi-kloridi-pyratsiini on orgaaninen/epäorgaaninen hybridimateriaali.
- Materiaali merkitsee uudenlaista kemiaa, jossa voimme korvata materiaalin eri rakenneosia ja muuttaa sen fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia. Tällaista ei voi tehdä grafeenilla. Esimerkiksi huomattavaa osaa grafeenin hiiliatomeista ei voi korvata toisen tyyppisillä atomeilla, Pedersen kuvaa.
- Lähestymistapamme ansiosta ominaisuudet voidaan suunnitella paljon tarkemmin kuin muissa 2D-materiaaleissa, Pedersen jatkaa.
Sähköisten ominaisuuksien ohella myös kromi-kloridi-pyratsiinin magneettiset ominaisuudet voidaan suunnitella tarkasti. Tämä on erityisen tärkeä suhteessa spintroniikkaan.
Kvantti-laskennan lisäksi kromi-kloridi-pyratsiini saattaa olla kiinnostava tulevissa suprajohteissa, katalysaattoreissa, akuissa, polttokennoissa ja elektroniikassa yleensä. Tutkijoiden mukaan kyseessä on vielä kuitenkin perustavaa laatua olevaa tutkimus, joka tuo esiin täysin uuden lähestymistavan. Synteesin taustalla olevat uudet periaatteet ovat relevantteja, koska ne avaavat tietä uudelle kehittyneiden 2D-materiaalien tutkimukselle.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 26.9.2018
