科學(xué)家們展示了一種可在原子層面無縫縫合兩塊晶體的技術(shù)，該技術(shù)可用來制造原子層級別厚度的織物。（兩種材料的接縫處越光滑，電子流通就會更加順暢，這對實現(xiàn)電子設(shè)備功能是至關(guān)重要的）
芝加哥大學(xué)的科學(xué)家們展示了一種可以在原子層上無縫地縫合兩塊晶體的技術(shù)，利用該技術(shù)可制造出原子級別的超薄織物。圖片來源：Courtesy Park
加入不同種類的材料可帶來許多突破性進展。這項基本技術(shù)使得人類可以建造一切，從摩天大樓(使用鋼筋加固混凝土)到太陽能電池（通過材料分層來促進電子運動）。
在電子學(xué)中，加入不同的材料會產(chǎn)生異質(zhì)結(jié)——這是太陽能電池、發(fā)光二極管或計算機芯片中最基本的組成部分。兩種材料之間的接縫越平滑，電子就越容易流過。這對于實現(xiàn)電子設(shè)備的功能十分重要。但是它們是由原子結(jié)晶性晶格組合在一起，這使它們原子間距差異較大，因此它們很難被緊密結(jié)合在一起。
芝加哥大學(xué)和康奈爾大學(xué)的科學(xué)家們3月8日在科學(xué)雜志發(fā)表的一項研究中，揭示了一種可以在原子水平“縫合”兩塊晶體從而制造出原子級別超薄織物的技術(shù)。
這個團隊試圖通過縫合不同織物（三個原子層晶格厚度）來達到該目的。分子工程研究所和該研究的主要作者，同時也是James Franck研究所化學(xué)教授——Jiwoong Park說：“通常這些織物結(jié)構(gòu)是在不同嚴格條件下分期生長的，先生長一層材料，然后停止生長，最后改變條件又開始重新生長另外一種材料。”
與之相反的是，他們發(fā)展出一種新的方法，通過該方法尋找到了在同一種環(huán)境下兩種材料都能生長的完美窗口，因此它們可以在單一條件下得到完整的晶體。
Park說，由此產(chǎn)生的單層材料是有史以來最完美的結(jié)合。這種較為溫和的過渡說明了在兩個晶格相交的點上，當(dāng)兩個晶格相遇時，一個晶格會向另外一個晶格延伸或生長而不會留下空洞或缺陷。
事實上，當(dāng)他們使用掃描電子顯微鏡近距離觀察時，發(fā)現(xiàn)原子結(jié)合地如此緊密，兩種材料中較大的一種圍繞著連接處褶皺了一點。
他們決定在最廣泛使用的電子設(shè)備——二極管中測試其性能。兩種不同的材料被連接起來，電子被認為可通過一種方式穿過“織物”，而不是出現(xiàn)兩種不同的穿過方式。
二極管亮了！該論文第一作者Saien Xie（同時也是一名研究生）說：“三原子層厚度的LED燈亮起的時候是十分令人激動的，我們看到了這類材料被人熟知的卓越性能。”
這一發(fā)現(xiàn)為電子產(chǎn)品帶來了一些有趣的想法。像LED這樣的器件，目前被堆疊成3D和2D版本，并且通常在堅硬的表面上。但Park說這種新技術(shù)可以開辟新的結(jié)構(gòu)，如可以水平和橫向工作的柔性LED或原子級別厚度的2D電路。
他還指出，由于量子力學(xué)效應(yīng)，拉伸和壓縮改變了光學(xué)特性——晶體顏色。這表明，光傳感器和發(fā)光二極管有可能轉(zhuǎn)換不同的顏色，例如，應(yīng)變感應(yīng)織物在拉伸時會改變顏色。
Park說：“這些都是未知的，我們甚至不知道它所擁有的所有可能性，即使在兩年前，這也是不可想象的。”
文章來自sciencedaily網(wǎng)站
化學(xué)慧納米材料系列產(chǎn)品
