يمكن الضغط على المعادن في أوراق فقط بضع ذرات سميكة

يمكن إنتاج ملاءات من المعدن فقط من ذرتين سميكة عن طريق سحق القطرات المنصهرة في ضغط كبير بين اثنين من الياقوت. يقول الباحثون الذين طوروا العملية إن المواد غير العادية يمكن أن يكون لها تطبيقات في الكيمياء الصناعية والبصريات وأجهزة الكمبيوتر.

في العام الماضي ، أنشأ العلماء ورقة ذهبية كانت ذرة واحدة سميكة ، أطلقوا عليها اسم “Goldene” بعد الجرافين ، وهي مادة مصنوعة من طبقة واحدة من ذرات الكربون. تم وصف هذه المواد بأنها ثنائية الأبعاد ، لأنها رقيقة قدر الإمكان كيميائيا.

لكن صنع المعادن ثنائية الأبعاد أخرى لم يكن ممكنًا حتى الآن. يمكن للتقنية الجديدة ، التي طورها Luojun Du في الأكاديمية الصينية للعلوم وزملاؤه ، إنشاء صفائح ثنائية الأبعاد من البزموت والغاليوم والإنديوم والقصدير والرصاص الرفيعة التي تسمح بها روابطهم الذرية.

للضغط على المعدن ، استخدم الباحثون بلورتين من الياقوت المسطح للغاية مع طبقة رقيقة من ثاني كبريتيد الموليبدينوم (MOS₂) كما الفكين من نائب. وضعوا المعدن المسحوق بين هذه الفكين ، وتسخينها حتى 400 درجة مئوية حتى شكلت قطرة ، ثم سحقوها بضغط هائل يصل إلى 200 ميغاباسكال. تم ضغط المعدن حتى كان هناك بضعة ذرات سميكة – أو ، في حالة البزموت ، اثنان فقط – ثم يُسمح له بالتبريد. عندما تمت إزالة الضغط ، كان المعدن ثنائي الأبعاد يقع بين MOS₂ أوراق ، التي تراجعت بعد ذلك من الياقوت.

يقول دو أن العملية تم تصورها قبل ثماني سنوات ، ولكنها كانت تحتفظ مؤخرًا فقط عندما اكتشف الفريق أن MOS₂ حافظت الطبقات على صفائح معدنية رقيقة مستقرة. “طبقة واحدة من الذرات المعدنية القائمة بذاتها هي ببساطة غير مستقرة من وجهة نظر الديناميكية الحرارية. لذلك ، نحن [had to] تطوير تقنيات جديدة تمامًا “. “تبدو العملية بسيطة ، لكنها تعمل.”

بالإضافة إلى صنع طبقات رقيقة للغاية من الذرات ، تمكن الباحثون من ضبط ضغط الضغط وصنع الألواح المعدنية ثلاث أو أربع ذرات أو أكثر من الدقة.

يمكن أن يكون للمعادن ثنائية الأبعاد خصائص غير عادية تساعد العلماء على استكشاف الظواهر الكمومية العيانية والموصلية الفائقة ، كما يقول DU ، وقد تؤدي إلى ترانزستورات الطاقة المنخفضة للغاية ، وعرض شفاف لأجهزة الكمبيوتر والمحفزات الفعالة للغاية للتفاعلات الكيميائية.

قضية واحدة هي أن MOS₂ لا يمكن إزالة تغليف الورقة المعدنية بسهولة. يقول DU إن هذا قد يكون مشكلة بالنسبة لبعض التطبيقات ، لكن التجارب تشير إلى أنها لا تؤثر على الموصلية الكهربائية ، لذلك لن تمنع المعدن ثنائي الأبعاد في الأجهزة الإلكترونية.