Forskare bygger första 2D Nanowire för framtida telefoner och solpaneler

År 2004 ville ett par forskare vid University of Manchester i Storbritannien vilja undan en fredagskväll genom att göra en lite mer högteknologisk version av att använda Scotch tejp för att skala upp de övre skikten av en grafittyta. Vad skulle vara ett särskilt dumt slöseri med tid för att någon annars äntligen vann dem Nobelpriset i fysik, eftersom de avskalade så många lager de var kvar med ett material som endast var några atomer tjocka. Detta var grafen, världens första tvådimensionella material.

Under de senaste 13 åren har forskare försökt att räkna ut hur man kan utnyttja detta och andra 2D-material till nästa generation av elektronik, vilket effektivt eliminerar frågan om hur man sparar utrymme i allt från telefoner till solpaneler. Problemet är att det inte räcker för att bara göra något 2D; det måste vara möjligt att sätta ihop flera olika Sådana material i samma atomer-tjocka plan, vilket skapar det som är känt som en nanowire.

I ett papper publicerat måndag i Naturmaterial, ett internationellt forskargrupp specificerar det stora framsteget som de har tagit för att skapa den minsta tråd som är känd för mänskligheten. Det är en utveckling som öppnar dörren för att bädda in ultratunna solpaneler eller LED-skärmar på ytor som kläder eller glas.

Forskarna från King Abdullah University i Saudiarabien, Cornell University, Massachusetts Institute of Technology och Academia Sinica förklara hur de kunde köra en tråd, tillverkad av molybdendisulfid, som bara är några atomer i diameter, genom volfram diselenid, ett material som används för flexibla solceller.

Att arbeta med saker som bara har några atomer i diameter är tillräckligt svårt, men att lära sig att väsentligen blanda dessa material tillsammans och behålla sina egenskaper är en process som har bedeviled forskare. Författarna till detta dokument beskriver hur de kunde skapa nanotrådar från ett material som mest används som ett industriellt smörjmedel i hopp om att uppmuntra montering av elektroniska komponenter i atomskala.

"Tillverkningen av nya 2D-material är fortfarande en utmaning, säger Markus Buehler, en ingenjörsprofessor vid MIT, i ett uttalande. "Upptäckten av mekanismer genom vilka vissa önskade materialstrukturer kan skapas är nyckeln till att flytta dessa material till applikationer. I detta förfarande är det gemensamma arbetet med simulering och experiment kritiskt att göra framsteg, speciellt med hjälp av molekylära materialmodeller som möjliggör nya designriktningar."

Grafens storlek och mångsidighet har förtjänat sitt rykte som framtidens byggsten och den här forskningen är mest framsteg än för att lösa problemet med hur man sätter flera nanomaterial tillsammans i samma plan.

Fördelen med sådan 2D nanoteknik är att den är oerhört stark och fungerar som en osynlig web som elektriska strömmar kan passera genom. Nästan alla ytor kan beläggas med materialet, så att det gör elektroniken ännu mer allestädes närvarande än vad de redan är.

Att kunna massproducera 2D-material skulle inleda en ny era av lätta skärmar och solceller som skulle kunna implanteras ganska mycket var som helst - vilket gör idén om en skärm på din kapphylsa mer av en verklighet än en sci-fi-rördröm.

Om du gillade den här artikeln, kolla in den här videon om 3D-grafen.