द्वि-आयामी सामग्री को देखना बढ़ रहा है

Computational Thinking - Computer Science for Business Leaders 2016 (जुलाई 2019).

Anonim

वे पृथ्वी पर सबसे पतली संरचनाओं में से हैं: "द्वि-आयामी सामग्री" क्रिस्टल हैं जिनमें परमाणुओं की केवल एक या कुछ परतें होती हैं। वे अक्सर ऑप्टो-इलेक्ट्रॉनिक्स और ऊर्जा प्रौद्योगिकी में कई नए अनुप्रयोगों का वादा करते हुए असामान्य गुण प्रदर्शित करते हैं। इन सामग्रियों में से एक 2-डी-मोलिब्डेनम सल्फाइड है, जो मोलिब्डेनम और सल्फर परमाणुओं की परमाणु रूप से पतली परत है।

ऐसे अति पतली क्रिस्टल का उत्पादन मुश्किल है। क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया कई अलग-अलग कारकों पर निर्भर करती है। अतीत में, विभिन्न तकनीकों ने काफी विविध परिणाम प्राप्त किए हैं, लेकिन इसके कारणों को सटीक रूप से समझाया नहीं जा सका। टीयू वियन, वियना विश्वविद्यालय और स्टायरिया में जोएनियम रिसर्च में अनुसंधान टीमों द्वारा विकसित की गई एक नई विधि के लिए धन्यवाद, पहली बार अब इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के तहत क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया का पालन करना संभव है। विधि अब वैज्ञानिक पत्रिका एसीएस नैनो में प्रस्तुत की गई है।

गैस से क्रिस्टल तक

टीयू वियन में मैटेरियल्स कैमिस्ट्री संस्थान से बर्नहार्ड सी। बेयर के अध्ययन के मुख्य लेखक कहते हैं, "मोलिब्डेनम सल्फाइड पारदर्शी और लचीली सौर कोशिकाओं में या ऊर्जा भंडारण के लिए स्थायी रूप से हाइड्रोजन उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जा सकता है।" "ऐसा करने के लिए, हालांकि, उच्च गुणवत्ता वाले क्रिस्टल नियंत्रित स्थितियों के तहत उगाए जाने चाहिए।"

आम तौर पर यह गैसीय रूप में परमाणुओं के साथ शुरू करके और फिर सतह पर एक यादृच्छिक और असंगठित तरीके से घुलन करके किया जाता है। दूसरे चरण में, परमाणुओं को नियमित रूप से क्रिस्टल रूप में व्यवस्थित किया जाता है - उदाहरण के लिए, हीटिंग के माध्यम से। "क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया के दौरान विविध रासायनिक प्रतिक्रियाएं अभी भी अस्पष्ट हैं, जो इस तरह की 2-डी सामग्री के लिए बेहतर उत्पादन विधियों को विकसित करना बहुत मुश्किल बनाती है, " बेयर कहते हैं।

हालांकि, एक नई विधि के लिए धन्यवाद, अब क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया के विवरण का सटीक अध्ययन करना संभव होना चाहिए। "इसका मतलब है कि परीक्षण और त्रुटि के माध्यम से प्रयोग करना अब आवश्यक नहीं है, लेकिन प्रक्रियाओं की गहरी समझ के लिए धन्यवाद, हम निश्चित रूप से वांछित उत्पाद प्राप्त करने के लिए कह सकते हैं, " बेयर कहते हैं।

एक सब्सट्रेट के रूप में Graphene

सबसे पहले, मोलिब्डेनम और सल्फर को ग्रेफेन से बने झिल्ली पर यादृच्छिक रूप से रखा जाता है। ग्रैफेन शायद 2-डी सामग्री का सबसे अच्छा ज्ञात है - केवल एक परमाणु परत की मोटाई वाला एक क्रिस्टल जिसमें हनीकोम्ब जाली में कार्बन परमाणु होते हैं। यादृच्छिक रूप से व्यवस्थित मोलिब्डेनम और सल्फर परमाणुओं को तब इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में एक ठीक इलेक्ट्रॉन बीम के साथ छेड़छाड़ की जाती है। प्रक्रिया को चित्रित करने और क्रिस्टलाइजेशन प्रक्रिया शुरू करने के लिए एक ही इलेक्ट्रॉन बीम का एक साथ उपयोग किया जा सकता है।

इस तरह यह पहली बार यह देखने के लिए संभव हो गया है कि परमाणुओं को केवल दो परमाणु परतों की मोटाई के साथ सामग्री के विकास के दौरान कैसे स्थानांतरित किया जाता है और पुनर्व्यवस्थित किया जाता है। बेयर कहते हैं, "ऐसा करने में, हम देख सकते हैं कि सबसे थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर कॉन्फ़िगरेशन हमेशा अनिवार्य रूप से अंतिम स्थिति नहीं होना चाहिए।" विभिन्न क्रिस्टल व्यवस्था एक दूसरे के साथ प्रतिस्पर्धा करते हैं, एक-दूसरे में बदल जाते हैं और एक-दूसरे को प्रतिस्थापित करते हैं। "इसलिए, अब यह स्पष्ट है कि पहले की जांच में ऐसे अलग-अलग नतीजे क्यों थे। हम एक जटिल, गतिशील प्रक्रिया से निपट रहे हैं।" नए निष्कर्ष एक लक्षित तरीके से पुनर्गठन प्रक्रियाओं में हस्तक्षेप करके भविष्य में आवेदन आवश्यकताओं के लिए 2-डी सामग्रियों की संरचना को अनुकूलित करने में मदद करेंगे।

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