Mit Graphen-Sandwich unmögliche 2D-Materialien herstellen
Forscher finden immer mehr Stoffe, die sich in einer Stärke von nur einer Atomlage herstellen lassen und oft ungewöhnliche und spannende Eigenschaften aufweisen. Allerdings sind viele dieser Materialien äußerst instabil. Wissenschafter der Uni Wien berichten nun im Fachjournal "Advanced Materials", mit einem Trick erstmals zweidimensionales Kupferjodid hergestellt zu haben. Sie stabilisierten das sonst unbeständige Material in einem Graphen-Sandwich.
Das erste zweidimensionale Material haben 2004 die Physiker André Geim und Konstantin Novoselov an der University of Manchester hergestellt. Mithilfe eines Klebebands isolierten sie nur eine Atomlage dünne Graphitschichten und nannten das Material "Graphen". Schnell galt dieses ob seiner Eigenschaften als "Wundermaterial", das vor allem mit Superlativen wie "dünnste", "steifste" und "stärkste" beschrieben wurde.
Seine einzigartigen Merkmale verdankt es seiner Zweidimensionalität: Je dünner ein Material ist, desto größer kommen die quantenmechanischen Eigenschaften der Elektronen zum Tragen. Das gilt nicht nur für zweidimensionale Strukturen aus Kohlenstoff wie Graphen, sondern auch für viele andere 2D-Materialien - nach denen weltweit gesucht wird. Allerdings konnten bisher nicht so viele davon hergestellt werden, weil sie selbst unter Laborbedingungen instabil sind.
2D-Material aus Kupfer- und Jodatomen
Forscher um Kimmo Mustonen und Christoph Hofer von der Abteilung Physik Nanostrukturierter Materialien der Universität Wien haben nun erstmals ein neues 2D-Material hergestellt, das aus Kupfer- und Jodatomen besteht. Eigentlich ist dieses 2D-Kupferjodid nur bei Temperaturen von knapp unter 400 Grad Celsius stabil. Den Wissenschaftern gelang es aber, das Material zwischen zwei Graphenschichten wachsen zu lassen. Durch den Druck, den die Graphenschichten auf das eingeschlossene Kupferjodid ausüben, wird es stabilisiert.
Nachdem die Wissenschafter mit internationalen Kollegen herausgefunden hatten, wie die Struktur genau aussieht, konnten sie ein neues chemisches Verfahren entwickeln und die Synthese in großem Maßstab mit dem Slowakischen Unternehmen Danubia NanoTech durchführen. Sie sehen in ihren Ergebnissen einen einfachen Weg zur Herstellung weiterer 2D-Materialien, die sonst nur schwer oder gar nicht für Experimente bei Raumtemperatur zu stabilisieren wären.
Service: Internet: http://dx.doi.org/10.1002/adma.202106922