看二维材料王国开疆拓土 石墨烯创新高潮又来袭【极速11选5官网】

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【极速11选5】物理学家习惯了他们能想起的最糟糕的语言来表达石墨烯。 该线厚单原子厚的碳柔软性、半透明,比钢强,比铜导电好,足够厚,但实质上是二维材料。 2004年分离后,石墨烯成为全世界研究者的魅力对象。

但对Andras Kis来说并非如此。 Kis回答说,和石墨烯一样不可思议的是“真的必须打碎碳”。 因此,当2008年瑞士联邦理工大学(EPFL )有机会重建自己的纳米电子研究团队时,Kis专注于极速11选5超平材料的研究。

这些材料有一个名为“僵硬”的过渡金属硫化物(TMDC ),但具有非常简单的二维结构。 钼、钨等过渡金属原子的单列结构铺设在一定程度厚的硫元素层间,例如硫和硒——在周期表中,它们都位于氧元素之下。

Kis回应说,TMDC和石墨烯有一定程度的厚度,半透明,有柔软性。 “但是他们得到了不可思议的无趣名声,指出应该有第二次机会。

”他正确迅速地发现,研究者混合不同的基础成分制成的TMDC具备大范围的电子和光学特性。 例如,与石墨烯不同,许多TMDC是半导体,可能被制作为分子级数字处理器,这意味着比硅更节约能源。

几年内,世界上许多实验室已经重新加入了寻找这种二维材料的行列。 “最初是一种,然后是二种,三种,突然,变成了二维的材料王国”Kis说。 从2008年零星出版到现在每天有6篇出版物问世,二维TMDC得到了很大的发展。

物理学家指出,不仅有石墨烯和TMDC,还可能有单层金属氧化物和电池原材料涂料等约500种二维材料。 “考虑到相同属性的二维材料,可以找一个。 ”爱尔兰都柏林三一学院物理学家Jonathan Coleman说。 “每个都像乐高积木。

把它们组合起来,也许会有全新的东西。 ”Kis说。

平面大冒险只有一些原子厚度的材料,才能具有非常不同的基本特性。 “即使块材料不够,如果能把它变成二维的形状,就不会关上新门。 》中国复旦大学实验凝聚状态物理学家张远波说。 碳是典型的案例。

2004年,物理学家Andre Geim和Konstantin Novoselov首次报告在英国曼彻斯特大学的实验室分离了石墨烯。 他们的技术很简单。 基本步骤是在石墨板上松开胶带后取下胶带,胶带上留下了原子厚度的薄层。

通过重复这个过程,他们最后得到了单原子层,所以Geim和Novoselov开始研究石墨烯的特性。 这项研究获得了2010年诺贝尔物理学奖。 物理学家迅速开发了这种物质的许多应用特性,从制作可倾斜的屏幕到能量储存。

但出乎意料的是,石墨烯不限于数字电子领域。 在这个领域,理想的材料是半导体。 但是,Geim和Novoselov在制作石墨烯方面顺利地激励了其他研究者。

Kis等人开始寻找可替代的二维材料。 于是,他们射击了TMDC。 到2010年,Kis团队利用TMDC二硫化钼申请了第一个单层晶体管专利,预测总有一天这些设备会获得柔性电子。 根据2010年的许多研究,二硫化钼可以有效地吸收光并清空,其将来将被用作太阳能电池和光电探测器。

法国图卢兹物理化学纳米实验室物理学家Bernhard Urbaszek回应说,单层TMDC最多可摄取10%的光子,这对三个原子厚度的材料来说是一个不可思议的数字。 这也有助于解决把光转换成电的问题。 光子与这三层晶体管碰撞时,可以允许电子通过能隙,通过外部电路。
每一个自由电子都不会在这个晶体上留下真空区域。

这里是电子本来的方位——带有正电荷的孔。 如果再施加电压,这些孔和电子不会向不同的方向循环,会产生电流的净流动。 这个过程从逆败中获胜,也可以把电变成光。 如果电子和真的空洞从外部环路流过TMDC,它们相遇时就不会再次组成人群释放光子。

该光电相互转换的能力使TMDC将来利用光传输信息,用于微小的低输出光源,甚至激光。 但是,二硫化钼的电子移动速度依然很低,很难在涌来的电子市场上具有竞争优势。 这种材料的结构特征是,在电子在其内部移动时,如果遇到小的金属原子,则在该结构内再次弹性分离,减少移动速度。

今年,四个不同的研究小组发现了。 TMDC二硒简化钨可以吸收和发射单一光子。 Urbaszek说,在量子密码和通信领域需要这样的发射机,“按下按钮就能得到光子”。

以往的单光子发射器一般由体半导体构成,二维材料更小,容易与其他设备构筑。 元素的位移也是研究组在寻找元素周期表的不同部分。 张远波集团和美国普渡大学Peide Ye研究小组去年顺利制造了基于新型二维晶体黄磷的场效应晶体管器件。 这种新的二维半导体材料是石墨烯、二硫化钼之后的另一个最重要的进展,为二维晶体材料家族增加了新成员。

黑磷是磷的同素异构体,是填充了单层磷原子的二维晶体。 与石墨烯不同,黄磷有半导体能隙,比有机硅更平稳。 黑磷的半导体能隙是必要的能隙,强化与光的必要耦合,使黑磷成为将来光电器件(例如光电传感器)的最佳材料。

但是,与其他显示元素的二维材料一样,黄磷可以与氧和水再次发生非常强的反应。 “24小时后,可以看到材料表面的气泡,整个设备在几天内不再过热。 》得州大学奥斯汀分校二维黑磷单晶专家Joon-Seok Kim说。

要持续几个小时,必须在其他材料层间进行消光。 这种天然的不稳定性,使生产设备非常困难。 因此,法国埃克塞斯大学物理学家Guy Le Lay预测,目前80%的关于黑磷的论文还停留在理论阶段。

另外,中国台湾新竹“国立清华大学”材料学教授Yi-Hsien Lee也回答说,二维黑磷单晶之所以受到研究者的关注,是因为该材料像石墨烯一样,可以用透明胶带轻松破损白鳞薄片。 “这是同样的方法。 但这并不意味着著,并不意味着二维黑磷单晶的未来面临危机。

”尽管如此,张远波和Ye成功生产了黑磷晶体管。 然后,今年第一个硅晶体管诞生了。 两年前,科学家们认为现在的技术不能生产硅晶体管。 “因此,预测将来一般非常危险。

’le lay很有趣,称之为。 但是Le Lay指出依然有困难。

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尽管所有的物理学家都在寻找新的二维材料,试图弄清其特性,其他人还是把它们铺在一起。 “与试图投票一种材料而说是最坏的情况不同,最坏的方法可能是用某种方法将它们融合,使之具有不同的特性,根据需要可以适用。 ”Kis说。

这可能意味着著,冲洗不同的二维材料,形成微小密集的三维环。 实际上欧盟石墨烯旗舰项目负责人、瑞典哥德堡坎姆斯理工大学物理学家Jari Kinaret回答说,现在围绕二维材料的熙攘在2005年误解了石墨烯带来了人们的兴奋。 这个项目还研究其他二维材料。 但Kinaret警告说,估计这些材料的潜在性能可能需要20年。

“最初的二维材料研究主要关注其电子特性。 因为这很像物理学家的心。

Kinaret说:“但是,他们指出,这些应用程序一旦到来,可能几乎出乎意料。” 实验室里常见的材料一般在现实世界中不起作用。

所有二维材料面临的最重要的问题之一是如何廉价地生产统一的无缺口的薄层。 “胶带方法”仅限于TMDC和黑磷,但在浪费时间。 另外,制作嵌段黑磷时,该方法成本高。 现在没有人能从零开始完善单层二维材料的制造。

物理学家当然指出了有前途的层次结构。 “必须长时间制造我们的异质结构。 》华盛顿大学物理学家徐晓东(音译)说:“怎么才能加速或自动取出? 我还有很多工作要做。

》这些实际问题阻碍了二维材料构建其最初的“愿景”。 “有很多这样的工作,毕竟只是时间疯了。 ”Kis说:“但是指出这么多材料和特性不同,可以保证产量的一些结果。” 另外,Coleman认为二维材料王国正在扩大。

单层砷也已经在研究者脑子里占了一席之地。 “当人们开始扩大范围时,他们找不到具有优良性能的新材料。 ”科雷曼说:“最令人兴奋的二维材料可能还没有制作出来。” 实验室里常见的材料一般在现实世界中不起作用。

所有二维材料面临的最重要的问题之一是如何廉价地生产统一的无缺口的薄层。 “胶带方法”仅限于TMDC和黑磷,但在浪费时间。

另外,制作嵌段黑磷时,该方法成本高。 现在没有人能从零开始完善单层二维材料的制造。 物理学家当然指出了有前途的层次结构。

“必须长时间制造我们的异质结构。 》华盛顿大学物理学家徐晓东(音译)说:“怎么才能加速或自动取出? 我还有很多工作要做。

》这些实际问题阻碍了二维材料构建其最初的“愿景”。 “有很多这样的工作,毕竟只是时间疯了。

”Kis说:“但是指出这么多材料和特性不同,可以保证产量的一些结果。” 另外,Coleman认为二维材料王国正在扩大。

单层砷也已经在研究者脑子里占了一席之地。 “当人们开始扩大范围时,他们找不到具有优良性能的新材料。 ”科雷曼说:“最令人兴奋的二维材料可能还没有制作出来。

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