✖


Jump to content

Однослойные материалы

(Перенаправлено из Двумерные (2D) наноматериалы )
«2D-материалы» перенаправляется сюда. О научном журнале см. 2D Materials (журнал) .

В материаловедении термин «однослойные материалы» или «2D-материалы» относится к кристаллическим твердым телам, состоящим из одного слоя атомов. Эти материалы перспективны для некоторых приложений, но остаются в центре внимания исследований. Однослойные материалы, полученные из отдельных элементов, обычно имеют в названии суффикс -ен, например, графен . Однослойные материалы, представляющие собой соединения двух и более элементов, имеют суффиксы -ane или -ide. 2D-материалы обычно можно отнести либо к 2D-аллотропам различных элементов, либо к соединениям (состоящим из двух или более ковалентно связанных элементов).

Прогнозируется, что существуют сотни стабильных однослойных материалов. [1] [2] Атомную структуру и рассчитанные основные свойства этих и многих других потенциально синтезируемых однослойных материалов можно найти в вычислительных базах данных. [3] 2D-материалы можно производить, используя в основном два подхода: расслоение сверху вниз и синтез снизу вверх. Методы отшелушивания включают обработку ультразвуком, механическое, гидротермальное, электрохимическое, лазерное и микроволновое отшелушивание. [4]

Одноэлементные материалы

[ редактировать ]

C: графен и графен

[ редактировать ]
Графен
Дополнительная информация о графене : потенциальные применения графена.
Графен представляет собой атомного масштаба . сотовую решетку атомов углерода

Графен представляет собой в форме почти кристаллический аллотроп углерода прозрачного (для видимого света) листа толщиной в один атом. По весу он в сотни раз прочнее большинства сталей . [5] Он обладает самой высокой из известных теплопроводностью и электропроводностью, а плотность тока в 1 000 000 раз превышает плотность меди . [6] Впервые он был произведен в 2004 году. [7]

Андре Гейм и Константин Новоселов получили Нобелевскую премию по физике 2010 года «за новаторские эксперименты с двумерным материалом графеном». Сначала они изготовили его, отделив чешуйки графена от объемного графита с помощью клейкой ленты , а затем перенеся их на кремниевую пластину. [8]

Графин

Графин — еще один двумерный аллотроп углерода, структура которого аналогична структуре графена. Его можно рассматривать как решетку бензольных колец, соединенных ацетиленовыми связями. В зависимости от содержания ацетиленовых групп графен можно считать смешанной гибридизацией , sp н , где 1 < n < 2, [9] [10] по сравнению с графеном (чистый sp 2 ) и алмаз (чистый sp 3 ).

Расчеты из первых принципов с использованием кривых дисперсии фононов и конечной температуры ab-initio , а также квантово-механическое моделирование молекулярной динамики показали, что графин и его аналоги из нитрида бора стабильны. [11]

Существование графина было высказано еще до 1960 года. [12] В 2010 году графдиин (графин с диацетиленовыми группами). на медных подложках был синтезирован [13] В 2022 году команда заявила, что успешно использовала метатезис алкинов для синтеза графина, хотя это утверждение оспаривается. [14] [15] Позже, в 2022 году, был успешно осуществлен синтез многослойного γ-графина путем полимеризации 1,3,5-трибром-2,4,6-триэтинилбензола в условиях сочетания Соногаширы . [16] [17] Недавно было заявлено, что он является конкурентом графена из-за потенциала конусов Дирака, зависящих от направления . [18] [19]

Б: борофен

[ редактировать ]
А Б
Кластер 36 можно рассматривать как наименьший борофен; вид спереди и сбоку

Борофен представляет собой кристаллический атомный монослой бора , также известный как лист бора . Впервые предсказанный теорией в середине 1990-х годов в отдельно стоящем состоянии, [20] а затем продемонстрированы Чжаном и др. в виде отдельных моноатомных слоев на подложках, [21] различные структуры борофена были экспериментально подтверждены в 2015 году. [22] [23]

Ge: германен

[ редактировать ]

Германен представляет собой двумерный аллотроп германия с изогнутой сотовой структурой. [24] Экспериментально синтезированный германен имеет сотовую структуру. [25] [26] Эта сотовая структура состоит из двух шестиугольных подрешеток, смещенных по вертикали на 0,2 А друг от друга. [27]

Си: Принудительно

[ редактировать ]
СТМ- изображение первого ( ×4 ) и второго слоев ( √3 . × √3 4 - β ) силицена, выращенного на тонкой серебряной пленке Размер изображения 16×16 нм.

Силицен — это двумерный аллотроп кремния с гексагональной сотовой структурой, похожей на структуру графена. [28] [29] [30] Его рост поддерживается распространенным поверхностным сплавом Si/Ag(111) под двумерным слоем. [31]

Sn: станен

[ редактировать ]
Решетчатое изображение чешуек станена, на средней вставке показана электронная микрофотография образца большой площади. На вставке справа представлена ​​электронограмма, подтверждающая гексагональную структуру.

Станен — предсказанный топологический изолятор , который может проявлять бездиссипативные токи по краям вблизи комнатной температуры . Он состоит из атомов олова , расположенных в один слой, подобно графену. [32] Его изогнутая структура обеспечивает высокую реакционную способность по отношению к обычным загрязнителям воздуха, таким как NO x и CO x, и способна улавливать и диссоциировать их при низкой температуре. [33] Определение структуры станена с использованием дифракции низкоэнергетических электронов показало ультраплоский станен на поверхности Cu (111). [34]

Pb: плюмбен

[ редактировать ]

Пламбен — двумерный аллотроп свинца с гексагональной сотовой структурой, похожей на структуру графена. [35]

П: фосфорен

[ редактировать ]
Структура фосфорена: а — вид под наклоном, б — вид сбоку, в — вид сверху. Красные (синие) шарики представляют собой атомы фосфора в нижнем (верхнем) слое.

Фосфорен — это двумерный кристаллический аллотроп фосфора . Его моноатомная гексагональная структура делает его концептуально похожим на графен. Однако фосфорен имеет существенно другие электронные свойства; в частности, он обладает ненулевой запрещенной зоной, демонстрируя при этом высокую подвижность электронов. [36] Это свойство потенциально делает его лучшим полупроводником, чем графен. [37] Синтез фосфорена в основном состоит из методов микромеханического расщепления или жидкофазного отшелушивания. Первый имеет низкий выход, в то время как второй образует отдельно стоящие нанолисты в растворителе, а не на твердой подложке. Подходы «снизу вверх», такие как химическое осаждение из паровой фазы (CVD), все еще остаются пустыми из-за их высокой реакционной способности. Таким образом, в текущем сценарии наиболее эффективным методом изготовления тонких пленок фосфорена на большой площади являются методы мокрой сборки, такие как Ленгмюр-Блоджетт, включающие сборку с последующим осаждением нанолистов на твердые подложки. [38]

Sb: антимонен

[ редактировать ]

Антимонен — это двумерный аллотроп сурьмы , атомы которого расположены в изогнутой сотовой решетке. Теоретические расчеты [39] предсказал, что антимонен будет стабильным полупроводником в условиях окружающей среды с подходящими характеристиками для (опто)электроники. Антимонен был впервые выделен в 2016 году методом микромеханического эксфолиации. [40] и было обнаружено, что он очень стабилен в условиях окружающей среды. Его свойства делают его также хорошим кандидатом для биомедицинских и энергетических применений. [41]

В исследовании, проведенном в 2018 году, [42] Электроды с трафаретной печатью (SPE), модифицированные антимоненом, были подвергнуты гальваностатическому испытанию на заряд/разряд с использованием двухэлектродного подхода для характеристики их сверхемкостных свойств. Наилучшая наблюдаемая конфигурация, содержащая 36 нанограммов антимонена в SPE, показала удельную емкость 1578 Ф·г. −1 при токе 14 А г −1 . В течение 10 000 таких гальваностатических циклов значения сохранения емкости сначала падают до 65 % после первых 800 циклов, но затем остаются на уровне между 65 % и 63 % в течение оставшихся 9 200 циклов. Система антимонен/ТФЭ 36 нг также показала плотность энергии 20 мВт·ч кг. −1 и удельной мощностью 4,8 кВт кг. −1 . Эти суперемкостные свойства указывают на то, что антимонен является перспективным электродным материалом для суперконденсаторных систем. Более недавнее исследование, [43] Что касается ТФЭ, модифицированных антимоненом, показывает присущую слоям антимонена способность образовывать электрохимически пассивированные слои, чтобы облегчить электроаналитические измерения в кислородсодержащих средах, в которых присутствие растворенного кислорода обычно затрудняет аналитическую процедуру. В том же исследовании также показано производство на месте нанокомпозитов оксид антимонена/PEDOT:PSS в качестве электрокаталитических платформ для определения нитроароматических соединений.

Би: висмутен

[ редактировать ]

Было предсказано, что висмутен, двумерный (2D) аллотроп висмута , будет топологическим изолятором. В 2015 году было предсказано, что висмутен сохраняет свою топологическую фазу при выращивании на карбиде кремния . [44] Прогноз был успешно реализован и синтезирован в 2016 году. [45] На первый взгляд система похожа на графен, поскольку атомы Bi располагаются в сотовой решетке. Однако ширина запрещенной зоны достигает 800 мВ из-за большого спин-орбитального взаимодействия (связи) атомов Bi и их взаимодействия с подложкой. при комнатной температуре применение квантового спинового эффекта Холла Таким образом, становится возможным . Сообщается, что это самый большой нетривиальный двумерный топологический изолятор с запрещенной зоной в его естественном состоянии. [46] [47] В различных случаях сообщалось об отшелушивании висмутена сверху вниз. [48] [49] с недавними работами, способствующими использованию висмутена в области электрохимического зондирования. [50] [51] Эмдадул и др. [52] предсказал механическую прочность и фононную теплопроводность монослоя β-висмутена посредством анализа на атомном уровне. Полученная прочность на излом при комнатной температуре (300К) составляет ~4,21 Н/м в направлении «кресло» и ~4,22 Н/м в зигзагообразном направлении. Сообщается, что при 300 К его модули Юнга составляют ~ 26,1 Н/м и ~ 25,5 Н/м соответственно в направлении кресла и зигзага. Кроме того, их прогнозируемая фононная теплопроводность ~ 1,3 Вт/м∙К при 300 К значительно ниже, чем у других аналогичных 2D-сот, что делает их перспективным материалом для термоэлектрических операций.

Ау: золотой

[ редактировать ]

16 апреля 2024 года ученые из Университета Линчепинга в Швеции сообщили, что им удалось создать гольден — один слой атомов золота шириной 100 нм. Ларс Хультман , ученый-материаловед из команды, проводившей новое исследование, заявил: «Насколько нам известно, мы утверждаем, что гольден — это первый отдельно стоящий 2D-металл», что означает, что он не прилипает к какому-либо другому материалу. в отличие от плюмбена и станена . Исследователи из Нью-Йоркского университета Абу-Даби (NYUAD) ранее сообщали, что синтезировали Goldene в 2022 году, однако ряд других ученых утверждали, что команде NYUAD не удалось доказать, что они создали однослойный лист золота, а не многослойный лист. . Ожидается, что Goldene будет использоваться в первую очередь из-за своих оптических свойств в таких приложениях, как датчики или в качестве катализатора . [53]

Металлы

[ редактировать ]
Трехмерное АСМ-изображение топографии многослойного нанолиста палладия. [54]

Продемонстрированы одно- и двухатомные слои платины в двумерной геометрии пленки. [55] [56] Эти атомарно тонкие пленки платины эпитаксиально выращиваются на графене. [55] который создает сжимающую деформацию, которая изменяет химический состав поверхности платины, а также обеспечивает перенос заряда через графен. [56] Одноатомные слои палладия толщиной до 2,6 Å, [54] и родий толщиной менее 4 Å. [57] были синтезированы и охарактеризованы с помощью атомно-силовой и просвечивающей электронной микроскопии.

2D-титан, полученный методом аддитивного производства ( лазерная сварка в порошковом слое ), достиг большей прочности, чем любой известный материал (на 50 % выше, чем у магниевого сплава WE54). Материал располагался в виде трубчатой ​​решетки с тонкой полосой, проходящей внутри, объединяющей две дополняющие друг друга решетчатые структуры. Это вдвое снизило напряжение в самых слабых точках конструкции. [58]

2D сплавы

[ редактировать ]

Двумерные сплавы (или поверхностные сплавы) представляют собой один атомный слой сплава, несоизмеримый с подложкой. Одним из примеров являются двумерно упорядоченные сплавы Pb с Sn и Bi. [59] [60] Было обнаружено, что поверхностные сплавы поддерживают двумерные слои, как в случае с силиценом . [31]

2D-супракристаллы

[ редактировать ]

Предложены и теоретически смоделированы супракристаллы 2D-материалов. [61] [62] Эти монослойные кристаллы построены из надатомных периодических структур, в которых атомы в узлах решетки заменены симметричными комплексами. Например, в гексагональной структуре графена 4 или 6 атомов углерода будут расположены гексагонально, а не одиночные атомы, как повторяющийся узел в элементарной ячейке .

Соединения

[ редактировать ]
Два поочередно уложенных друг на друга слоя гексагонального нитрида бора.

Монослои дихалькогенидов переходных металлов

[ редактировать ]
Дополнительная информация: дихалькогениды переходных металлов и монослои дихалькогенидов переходных металлов.

Наиболее часто изучаемым двумерным дихалькогенидом переходного металла (ДМД) является монослойный дисульфид молибдена (MoS 2 ). Известно несколько фаз, в частности фазы 1T и 2H. Соглашение об именах отражает структуру: фаза 1T имеет один «лист» (состоящий из слоя S-Mo-S; см. рисунок) на элементарную ячейку в тригональной кристаллической системе, тогда как фаза 2H имеет два листа на элементарную ячейку в шестиугольная кристаллическая система. Фаза 2H встречается чаще, поскольку фаза 1T метастабильна и спонтанно превращается в 2H без стабилизации дополнительными донорами электронов (обычно поверхностными вакансиями S). [66]

Структуры фаз 1T и 2H дисульфида молибдена (MoS 2 ), вид по оси b. Для каждой фазы показаны два слоя, чтобы проиллюстрировать ковалентную связь, которая присутствует только внутри листов.

Фаза 2H MoS 2 ( символ Пирсона hP6; структурное обозначение C7) имеет пространственную группу P6 3 /mmc. Каждый слой содержит Mo, окруженный S в тригонально-призматической координации. [67] И наоборот, фаза 1T (символ Пирсона hP3) имеет пространственную группу P-3m1 и Mo с октаэдрической координацией; поскольку элементарная ячейка 1T содержит только один слой, элементарная ячейка имеет параметр c немного меньше половины длины элементарной ячейки 2H (5,95 Å и 12,30 Å соответственно). [68] Различные кристаллические структуры двух фаз приводят к различиям в их электронной зонной структуре также . D-орбитали 2H-MoS 2 расщеплены на три зоны: d z 2 , д х 2 -и 2 ,xy и dxz,yz . Из них только d z 2 заполнен; в сочетании с расщеплением это приводит к полупроводниковому материалу с шириной запрещенной зоны 1,9 эВ. [69] 1T-MoS 2 С другой стороны, имеет частично заполненные d-орбитали, что придает ему металлический характер.

Поскольку структура состоит из ковалентных связей в плоскости и межслоевых взаимодействий Ван-дер-Ваальса , электронные свойства монослойных TMD сильно анизотропны. Например, проводимость MoS 2 в направлении, параллельном плоскому слою (0,1–1 Ом −1 см −1 ) в ~2200 раз превышает проводимость, перпендикулярную слоям. [70] Имеются также различия в свойствах монослоя по сравнению с объемным материалом: холловская подвижность при комнатной температуре резко ниже у монослоя 2H MoS 2 (0,1–10 см–1). 2 V −1 с −1 ), чем для объемного MoS 2 (100–500 см 2 V −1 с −1 ). Это различие возникает в первую очередь из-за наличия ловушек заряда между монослоем и подложкой, на которую он нанесен. [71]

MoS 2 имеет важные применения в (электро)катализе. Как и в случае с другими двумерными материалами, свойства могут сильно зависеть от геометрии; Поверхность MoS 2 каталитически неактивна, но края могут выступать в качестве активных центров катализа реакций. [72] По этой причине при проектировании и производстве устройств могут учитываться соображения по максимизации площади каталитической поверхности, например, за счет использования небольших наночастиц, а не больших листов. [72] или размещение листов вертикально, а не горизонтально. [73] Каталитическая эффективность также сильно зависит от фазы: вышеупомянутые электронные свойства 2H MoS 2 делают его плохим кандидатом для применения в катализе, но эти проблемы можно обойти путем перехода к металлической (1T) фазе. Фаза 1Т имеет более подходящие свойства, с плотностью тока 10 мА/см. 2 , перенапряжение -187 мВ относительно RHE и наклон Тафеля 43 мВ/декада (по сравнению с 94 мВ/декада для фазы 2H). [74] [75]

Графан

[ редактировать ]
Дополнительная информация: Графан.
Графан

В то время как графен имеет гексагональную сотовую структуру с чередующимися двойными связями, выходящими из его sp 2 -связанный углерод, графан, все еще сохраняющий гексагональную структуру, представляет собой полностью гидрированную версию графена с каждым sp 3 -гибридный углерод, связанный с водородом (химическая формула (CH) n ). Кроме того, в то время как графен является плоским из-за своей природы двойной связи, графан является прочным, а шестиугольники имеют различные структурные конформеры, находящиеся вне плоскости, такие как стул или лодка, что обеспечивает идеальные углы в 109,5 °, которые уменьшают кольцевую деформацию. прямая аналогия с конформерами циклогексана. [76] Впервые теория графана была выдвинута в 2003 году. [77] была показана стабильной с помощью энергетических расчетов на основе первых принципов в 2007 году, [78] и впервые был экспериментально синтезирован в 2009 году. [79] Существуют различные экспериментальные пути получения графана, включая нисходящие подходы восстановления графита в растворе или гидрирования графита с использованием плазмы/водородного газа, а также восходящий подход химического осаждения из паровой фазы. [76] Графан является изолятором с прогнозируемой шириной запрещенной зоны 3,5 эВ; [80] однако частично гидрированный графен является полупроводником, ширина запрещенной зоны которого контролируется степенью гидрирования. [76]

Германан

[ редактировать ]

Германан представляет собой однослойный кристалл, состоящий из германия с одной водородной связью в направлении z для каждого атома. [81] [82] Структура германана похожа на графан . Объемный германий не имеет этой структуры. Германан производится в два этапа, начиная с германида кальция . Из этого материала кальций (Ca) удаляется путем деинтеркаляции HCl с . образованием слоистого твердого вещества с эмпирической формулой GeH [83] Центры Ca в цинтл-фазе CaGe 2 обмениваются атомами водорода в растворе HCl, образуя GeH и CaCl 2 .

СЛСиН

[ редактировать ]

SLSiN (аббревиатура от нитрида однослойного ) в 2020 году кремния , был впервые обнаружен вычислительным путем , новый двумерный материал, представленный как первый постграфеновый член Si 3 N 4 с помощью моделирования на основе теории функционала плотности. [84] Этот новый материал по своей сути является двумерным изолятором с шириной запрещенной зоны около 4 эВ и стабилен как термодинамически, так и с точки зрения динамики решетки.

Комбинированное легирование поверхностей

[ редактировать ]

Часто однослойные материалы, в частности элементные аллотропы, соединяются с несущей подложкой посредством поверхностных сплавов. [31] [32] К настоящему времени это явление было доказано с помощью комбинации различных методов измерения силицена. [31] сплав для которого трудно доказать единым методом, и поэтому его уже давно не ожидали. Следовательно, такие сплавы поверхности каркаса можно ожидать и под двумерными материалами, и под другими двумерными материалами, что существенно влияет на свойства двумерного слоя. Во время роста сплав действует как основа и каркас для двумерного слоя, для которого он прокладывает путь. [31]

Органический

[ редактировать ]

Ni 3 (HITP) 2 представляет собой органический кристаллический структурно перестраиваемый электрический проводник с большой площадью поверхности. HITP представляет собой органическое химическое вещество (2,3,6,7,10,11-гексааминотрифенилен ) . структуру графена Он имеет гексагональную сотовую . Несколько слоев естественным образом образуют идеально выровненные стопки с одинаковыми 2-нм отверстиями в центрах шестиугольников. Электропроводность при комнатной температуре ~ 40 См см. −1 , сравнимый с таковым у объемного графита и один из самых высоких среди всех проводящих металлоорганических каркасов (МОК). Температурная зависимость его проводимости линейна в диапазоне температур от 100 до 500 К, что указывает на необычный механизм переноса заряда, который ранее не наблюдался в органических полупроводниках . [85]

Утверждалось, что этот материал является первым из группы, образованной путем переключения металлов и/или органических соединений. Материал может быть изолирован в виде порошка или пленки со значениями проводимости 2 и 40 См см. −1 , соответственно. [86]

Полимер

[ редактировать ]

Используя меламин (кольцевая структура углерода и азота) в качестве мономера , исследователи создали 2DPA-1, двухмерный полимерный лист, скрепленный водородными связями . Лист образуется самопроизвольно в растворе, что позволяет наносить тонкие пленки методом центрифугирования. Полимер имеет предел текучести в два раза выше, чем у стали, и выдерживает в шесть раз большую силу деформации, чем пуленепробиваемое стекло . Он непроницаем для газов и жидкостей. [87] [88]

Комбинации

[ редактировать ]

Отдельные слои 2D-материалов можно объединять в многослойные сборки. Например, двухслойный графен — это материал, состоящий из двух слоев графена . Одно из первых сообщений о двухслойном графене было опубликовано в плодотворной научной статье Гейма и его коллег в 2004 году, в которой они описали устройства, «которые содержат только один, два или три атомных слоя». Слоистые комбинации различных 2D-материалов обычно называют гетероструктурами Ван-дер-Ваальса . Твистроника — это исследование того, как угол (поворот) между слоями двумерных материалов может изменить их электрические свойства.

Характеристика

[ редактировать ]

Методы микроскопии, такие как просвечивающая электронная микроскопия , [89] [90] [91] 3D электронография , [92] сканирующая зондовая микроскопия , [93] сканирующий туннельный микроскоп , [89] и атомно-силовая микроскопия [89] [91] [93] используются для характеристики толщины и размера 2D-материалов. Электрические свойства и структурные свойства, такие как состав и дефекты, характеризуются с помощью рамановской спектроскопии . [89] [91] [93] рентгеновская дифракция , [89] [91] и рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия . [94]

Механическая характеристика

[ редактировать ]

Определение механических характеристик 2D-материалов затруднено из-за реакционной способности окружающей среды и ограничений подложки, присутствующих во многих 2D-материалах. С этой целью многие механические свойства рассчитываются с использованием моделирования молекулярной динамики или моделирования молекулярной механики . Экспериментальная механическая характеристика возможна в 2D-материалах, которые могут выжить в условиях экспериментальной установки, а также могут быть нанесены на подходящие подложки или существовать в отдельно стоящей форме. Многие 2D-материалы также обладают деформацией вне плоскости, что еще больше усложняет измерения. [95]

Испытание наноиндентированием обычно используется для экспериментального измерения модуля упругости , твердости и прочности на разрушение 2D-материалов. На основе этих непосредственно измеренных значений существуют модели, которые позволяют оценить вязкость разрушения , показатель деформационного упрочнения , остаточное напряжение и предел текучести . Эти эксперименты проводятся с использованием специального оборудования для наноиндентирования или атомно-силового микроскопа (АСМ). Эксперименты по наноиндентированию обычно проводятся с 2D-материалом в виде линейной полосы, зажатой на обоих концах и испытывающей углубление клином, или с 2D-материалом в виде круглой мембраны, зажатой по окружности, испытывающей углубление закругленным кончиком в центре. Геометрию полосы сложно подготовить, но она упрощает анализ благодаря линейным результирующим полям напряжений. Круглая геометрия в форме барабана используется чаще, и ее можно легко получить путем отслаивания образцов на подложку с рисунком. Напряжение, приложенное к пленке в процессе зажима, можно назвать остаточным напряжением. В случае очень тонких слоев двумерных материалов напряжение изгиба обычно не учитывается при измерениях методом индентирования, тогда как напряжение изгиба становится важным в многослойных образцах. Значения модуля упругости и остаточного напряжения можно получить путем определения линейной и кубической частей экспериментальной кривой силы-перемещения. Разрушающее напряжение 2D-листа извлекается из приложенного напряжения при разрушении образца. Было обнаружено, что размер наконечника АСМ мало влияет на измерение упругих свойств, но было обнаружено, что разрушающая сила сильно зависит от размера наконечника из-за концентрации напряжений на вершине наконечника. [96] С помощью этих методов было обнаружено, что модуль упругости и предел текучести графена составляют 342 Н/м и 55 Н/м соответственно. [96]

Измерения коэффициента Пуассона в двумерных материалах, как правило, просты. Чтобы получить значение, 2D-лист помещается под напряжение и измеряется реакция смещения или выполняется расчет MD. Было обнаружено, что уникальные структуры, обнаруженные в 2D-материалах, приводят к ауксетическому поведению фосфорена. [97] и графен [98] и нулевой коэффициент Пуассона в борофене с треугольной решеткой. [99]  

Измерения модуля сдвига графена были получены путем измерения сдвига резонансной частоты в эксперименте с двойным лопастным генератором, а также с помощью МД-моделирования. [100] [101]

Вязкость разрушения 2D-материалов в режиме I (K IC ) измерялась непосредственно путем растяжения предварительно растрескавшихся слоев и мониторинга распространения трещин в режиме реального времени. [102] МД-моделирование, а также моделирование молекулярной механики также использовались для расчета вязкости разрушения в режиме I. Было обнаружено, что в анизотропных материалах, таких как фосфорен, распространение трещин происходит преимущественно в определенных направлениях. [103] Было обнаружено, что большинство 2D-материалов подвержены хрупкому разрушению.

Приложения

[ редактировать ]
Основная статья: Потенциальные применения графена

Основные ожидания исследователей заключаются в том, что, учитывая их исключительные свойства, 2D-материалы заменят традиционные полупроводники и создадут новое поколение электроники.

Биологические применения

[ редактировать ]

Исследования 2D- наноматериалов все еще находятся в зачаточном состоянии, при этом большинство исследований сосредоточено на выяснении уникальных характеристик материалов , а лишь немногие отчеты посвящены биомедицинским применениям 2D -наноматериалов . [104] Тем не менее, недавний быстрый прогресс в области двумерных наноматериалов поднял важные, но волнующие вопросы об их взаимодействии с биологическими фрагментами. 2D-наночастицы, такие как 2D-материалы на основе углерода, силикатные глины, дихалькогениды переходных металлов (TMD) и оксиды переходных металлов (TMO), обеспечивают улучшенную физическую, химическую и биологическую функциональность благодаря своей однородной форме, высокому соотношению поверхности к объему, и поверхностный заряд.

Двумерные (2D) наноматериалы представляют собой ультратонкие наноматериалы с высокой степенью анизотропии и химической функциональности. [105] 2D-наноматериалы весьма разнообразны по своим механическим , химическим и оптическим свойствам, а также по размеру, форме, биосовместимости и способности к разложению. [106] [107] Эти разнообразные свойства делают 2D-наноматериалы пригодными для широкого спектра применений, включая доставку лекарств , визуализацию , тканевую инженерию , биосенсоры и газовые сенсоры , среди прочего. [108] [109] Однако их низкоразмерная наноструктура придает им некоторые общие характеристики. Например, 2D-наноматериалы являются самыми тонкими из известных материалов, а это означает, что они также обладают самой высокой удельной поверхностью среди всех известных материалов. Эта характеристика делает эти материалы бесценными для применений, требующих высокого уровня поверхностного взаимодействия в небольших масштабах. В результате 2D-наноматериалы исследуются для использования в системах доставки лекарств , где они могут адсорбировать большое количество молекул лекарств и обеспечивать превосходный контроль над кинетикой высвобождения. [110] Кроме того, их исключительное соотношение площади поверхности к объему и, как правило, высокие значения модуля делают их полезными для улучшения механических свойств биомедицинских нанокомпозитов и нанокомпозитных гидрогелей даже при низких концентрациях. Их чрезвычайная тонкость сыграла важную роль в прорывах в биосенсорстве и секвенировании генов . Более того, тонкость этих молекул позволяет им быстро реагировать на внешние сигналы, такие как свет, что привело к их использованию во всех видах оптической терапии, включая приложения для визуализации, фототермическую терапию (PTT) и фотодинамическую терапию (PDT).

Несмотря на быстрые темпы развития в области 2D-наноматериалов, эти материалы должны быть тщательно оценены на предмет биосовместимости , чтобы их можно было использовать в биомедицинских приложениях. [111] Новизна этого класса материалов означает, что даже относительно хорошо зарекомендовавшие себя двумерные материалы, такие как графен, плохо изучены с точки зрения их физиологического взаимодействия с живыми тканями . Кроме того, сложности, связанные с переменным размером и формой частиц, примесями от производства, а также белковыми и иммунными взаимодействиями, привели к появлению лоскутных знаний о биосовместимости этих материалов.

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Эштон, М.; Пол, Дж.; Синнотт, С.Б.; Хенниг, Р.Г. (2017). «Идентификация слоистых твердых тел и стабильных расслоенных 2D-материалов с масштабированием топологии». Физ. Преподобный Летт . 118 (10): 106101. arXiv : 1610.07673 . Бибкод : 2017PhRvL.118j6101A . doi : 10.1103/PhysRevLett.118.106101 . ПМИД   28339265 . S2CID   32012137 .
  2. ^ «База данных» . 2Dmaterialsweb.org . Архивировано из оригинала 22 января 2019 г. Проверено 23 января 2022 г.
  3. ^ «База данных вычислительных 2D материалов (C2DB) — ХРАНИЛИЩЕ РАСЧЕТНЫХ МАТЕРИАЛОВ» . cmr.fysik.dtu.dk .
  4. ^ Чжэн, Вейран; Ли, Лоуренс Юн Сок (2022). «За пределами обработки ультразвуком: передовые методы отшелушивания для масштабируемого производства 2D-материалов» . Иметь значение . 5 (2): 515–545. дои : 10.1016/j.matt.2021.12.010 . S2CID   245902407 .
  5. ^ Андронико, Майкл (14 апреля 2014 г.). «5 способов, которыми графен навсегда изменит гаджеты» . Ноутбук .
  6. ^ «Свойства графена» . www.graphene-battery.net. 29 мая 2014 г. Проверено 29 мая 2014 г.
  7. ^ «Этот месяц в истории физики: 22 октября 2004 г.: Открытие графена» . Новости АПС . Серия II. 18 (9): 2. 2009.
  8. ^ «Нобелевская премия по физике 2010» . Нобелевский фонд . Проверено 3 декабря 2013 г.
  9. ^ Хейманн, РБ; Евсвуков, С.Э.; Кога, Ю. (1997). «Аллотропы углерода: предлагаемая схема классификации, основанная на гибридизации валентных орбиталей». Карбон . 35 (10–11): 1654–1658. Бибкод : 1997Carbo..35.1654H . дои : 10.1016/S0008-6223(97)82794-7 .
  10. ^ Еняшин Андрей Н.; Ивановский, Александр Л. (2011). «Аллотропы графена» . Физический статус Solidi B. 248 (8): 1879–1883. Бибкод : 2011PSSBR.248.1879E . дои : 10.1002/pssb.201046583 . S2CID   125591804 .
  11. ^ Озчелик, В. Онгун; Чирачи, С. (10 января 2013 г.). «Размерная зависимость стабильности и электронных свойств α-графина и его аналога нитрида бора». Журнал физической химии C. 117 (5): 2175–2182. arXiv : 1301.2593 . дои : 10.1021/jp3111869 . hdl : 11693/11999 . S2CID   44136901 .
  12. ^ Балабан А.Т., Рентиа CC, Чупиту Э (1968). «Химические графики. 6. Оценка относительной устойчивости ряда плоских и трехмерных решеток элементарного углерода». Ревю Румен де Шими . 13 (2): 231–.
  13. ^ Ли, Юлян; Лю, Го, Янбин; , Чжу 2010 . Даобэнь ( ) / B922733D PMID   20442882 . S2CID   43416849 ​
  14. ^ Ху, Имин; Пан, Цинъянь; Люй, Руй; Ву, Цзинъи; Кларк, Ноэль А.; Чжао, Инцзе; Чжан, Вэй (9 мая 2022 г.). «Синтез γ-графина с использованием динамической ковалентной химии» .
  15. ^ Ху, Ю.; Ву, К.; Пан, К.; Джин, Ю.; Лю, Р.; Мартинес, В.; Хуанг, С.; Ву, Дж.; Веймент, LJ; Кларк, Северная Каролина; Рашке, МБ; Чжао, Ю.; Чжан, В. (2022). «Синтез γ-графина с использованием динамической ковалентной химии». Синтез природы . 1 (6): 449–454. Бибкод : 2022NatSy...1..449H . дои : 10.1038/s44160-022-00068-7 . S2CID   248686420 .
  16. ^ Десяткин В.Г.; Мартин, Всемирный банк; Алиев А.Е.; Чепмен, штат Невада; Фонсека, AF; Гальвао, Д.С.; Миллер, скорая помощь; Стоун, К.Х.; Ван, З.; Захидов Д.; Лимпоко, штат Форт; Алмахдали, СР; Паркер, С.М.; Баугман, Р.Х.; Родионов, ВО (2022). «Масштабируемый синтез и характеристика многослойного γ-графина, новых кристаллов углерода с малой прямой запрещенной зоной». Журнал Американского химического общества . 144 (39): 17999–18008. arXiv : 2301.05291 . дои : 10.1021/jacs.2c06583 . ПМИД   36130080 . S2CID   252438218 .
  17. ^ Канг, Джун; Вэй, Чжунмин; Ли, Цзинбо (2019). «Графин и его семейство: последние теоретические достижения». Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 11 (3): 2692–2706. дои : 10.1021/acsami.8b03338 . ПМИД   29663794 .
  18. ^ Гопалакришнан, К.; Моисей, Кота; Говиндарадж, А.; Рао, CNR (1 декабря 2013 г.). «Суперконденсаторы на основе легированного азотом восстановленного оксида графена и борокарбонитридов». Твердотельные коммуникации . Специальный выпуск: Графен V: последние достижения в исследованиях графена и его аналогов. 175–176: 43–50. Бибкод : 2013SSCom.175...43G . дои : 10.1016/j.ssc.2013.02.005 .
  19. ^ Ширбер, Майкл (24 февраля 2012 г.). «В фокусе: графин может быть лучше графена». Физика . 5 (24): 24. Бибкод : 2012PhyOJ...5...24S . дои : 10.1103/Физика.5.24 .
  20. ^ Бустани, Ихсан (январь 1997 г.). «Новые квазиплоские поверхности голого бора». Поверхностная наука . 370 (2–3): 355–363. Бибкод : 1997SurSc.370..355B . дои : 10.1016/S0039-6028(96)00969-7 .
  21. ^ Чжан, З.; Ян, Ю.; Гао, Г.; Якобсон, Б.И. (2 сентября 2015 г.). «Двумерные монослои бора, взаимодействующие с металлическими подложками» . Angewandte Chemie, международное издание . 54 (44): 13022–13026. дои : 10.1002/anie.201505425 . ПМИД   26331848 .
  22. ^ Мэнникс, Эй Джей; Чжоу, X.-Ф.; Кирали, Б.; Вуд, Джей Ди; Алдучин, Д.; Майерс, Б.Д.; Лю, X.; Фишер, БЛ; Сантьяго, США; Гость, младший; и др. (17 декабря 2015 г.). «Синтез борофенов: анизотропные двумерные полиморфы бора» . Наука . 350 (6267): 1513–1516. Бибкод : 2015Sci...350.1513M . дои : 10.1126/science.aad1080 . ПМЦ   4922135 . ПМИД   26680195 .
  23. ^ Фэн, Баоцзе; Чжун, Цин; Ли, Шуай; Мэн, Чэнь, Кэхуэй (28 марта 2016 г.). -мерные листы бора». Nature Chemistry . 8 (6): 563–568. arXiv : 1512.05029 . Бибкод : 2016NatCh...8..563F doi : 10.1038 /nchem.2491 . PMID   27219700. . S2CID   19475989 .
  24. ^ Бампулис, П.; Чжан, Л.; Сафаи, А.; ван Гастель, Р.; Поэльсема, Б.; Зандвлит, HJW (2014). «Германеновое обрыв кристаллов Ge 2 Pt на Ge (110)». Физический журнал: конденсированное вещество . 26 (44): 442001. arXiv : 1706.00697 . Бибкод : 2014JPCM...26R2001B . дои : 10.1088/0953-8984/26/44/442001 . ПМИД   25210978 . S2CID   36478002 .
  25. ^ Дериваз, Микаэль; Дентель, Дидье; Стефан, Реджис; Ханф, Мари-Кристин; Мехдауи, Ахмед; Сонет, Филипп; Пирри, Кармело (2015). «Сплошной слой германена на Al (111)» . Нано-буквы . 15 (4). Публикации ACS: 2510–2516. Бибкод : 2015NanoL..15.2510D . дои : 10.1021/acs.nanolett.5b00085 . ПМИД   25802988 .
  26. ^ Юхара, Дж.; Симадзу, Х.; Ито, К.; Охта, А.; Куросава, М.; Накатаке, М.; Ле Лэй, Гай (2018). «Эпитаксиальный рост германена путем сегрегации через тонкие пленки Ag (111) на Ge (111)». АСУ Нано . 12 (11): 11632–11637. дои : 10.1021/acsnano.8b07006 . ПМИД   30371060 . S2CID   53102735 .
  27. ^ Ли, Канхо; Ким, Хе Ён; Лотя, Мустафа; Коулман, Джонатан Н.; Ким, Гю Тэ; Дюсберг, Георг С. (22 сентября 2011 г.). «Электрические характеристики чешуек дисульфида молибдена, полученных методом жидкой эксфолиации». Продвинутые материалы . 23 (36): 4178–4182. Бибкод : 2011AdM....23.4178L . дои : 10.1002/adma.201101013 . ПМИД   21823176 . S2CID   205240634 .
  28. ^ Сюй, Миншэн; Лян, Тао; Ши, Минмин; Чен, Хунчжэн (2013). «Графеноподобные двумерные материалы». Химические обзоры . 113 (5). Публикации ACS: 3766–3798. дои : 10.1021/cr300263a . ПМИД   23286380 .
  29. ^ Джахангиров С.; Топсакал, М.; Актюрк, Э.; Шахин, Х.; Чирачи, С. (2009). «Дву- и одномерные сотовые структуры кремния и германия» . Физ. Преподобный Летт . 102 (23): 236804. arXiv : 0811.4412 . Бибкод : 2009PhRvL.102w6804C . doi : 10.1103/PhysRevLett.102.236804 . ПМИД   19658958 . S2CID   22106457 .
  30. ^ Стефан, Режис; Ханф, Мари-Кристин; Сонет, Филипп (2014). «Пространственный анализ взаимодействий на границе раздела силицен/Ag: изучение основных принципов». Физический журнал: конденсированное вещество . 27 (1). Издательство IOP: 015002. doi : 10.1088/0953-8984/27/1/015002 . ПМИД   25407116 . S2CID   39842095 .
  31. ^ Перейти обратно: а б с д и Кюхле, Йоханнес Т.; Бакланов, Александр; Сейтсонен, Ари П.; Райан, Пол Т.П.; Фёлнер, Питер; Пендем, Прашант; Ли, Тянь-Лин; Мунтвайлер, Матиас; Шварц, Мартин; Хааг, Феликс; Барт, Йоханнес В.; Аувертер, Вилли; Дункан, Дэвид А.; Аллегретти, Франческо (2022). «Распространенный поверхностный сплав силицена на Ag (111): каркас для двумерного роста» . 2D материалы . 9 (4): 045021. Бибкод : 2022TDM.....9d5021K . дои : 10.1088/2053-1583/ac8a01 . S2CID   251637081 .
  32. ^ Перейти обратно: а б Юхара, Дж.; Фуджи, Ю.; Исобе, Н.; Накатаке, М.; Леде, X.; Рубио, А.; Ле Лэй, Г. (2018). «Плоский станен большой площади, эпитаксиально выращенный на Ag (111)» . 2D материалы . 5 (2). 025002. Бибкод : 2018TDM.....5b5002Y . дои : 10.1088/2053-1583/aa9ea0 . hdl : 21.11116/0000-0001-A92C-0 .
  33. ^ Такахаши, Л.; Такахаши, К. (2015). «Низкотемпературное улавливание и диссоциация загрязняющих веществ на двумерном олове». Физическая химия Химическая физика . 17 (33): 21394–21396. Бибкод : 2015PCCP...1721394T . дои : 10.1039/C5CP03382A . ПМИД   26226204 . Дополнительная информация
  34. ^ Ахмед, Резван; Накагава, Такеши; Мизуно, Сейги (2020). «Определение структуры ультраплоского станена на Cu (111) методом дифракции медленных электронов». Поверхностная наука . 691 : 121498. Бибкод : 2020SurSc.69121498A . дои : 10.1016/j.susc.2019.121498 . S2CID   203142186 .
  35. ^ Юхара, Дж.; Он, Б.; Ле Лэй, Г. (2019). «Последний родственник графена: эпитаксиальный рост плюмбена на «нано-водном кубе» ». Продвинутые материалы . 31 (27): 1901017. Бибкод : 2019AdM....3101017Y . дои : 10.1002/adma.201901017 . ПМИД   31074927 . S2CID   149446617 . .
  36. ^ Бергер, Энди (17 июля 2015 г.). «За пределами графена — зоопарк новых двумерных материалов» . Откройте для себя журнал. Архивировано из оригинала 01.11.2019 . Проверено 19 сентября 2015 г.
  37. ^ Ли, Л.; Ю, Ю.; Да, Джи-Джей; Ге, К.; Оу, Х.; Ву, Х.; Фэн, Д.; Чен, XH; Чжан, Ю. (2014). «Полевые транзисторы с черным фосфором». Природные нанотехнологии . 9 (5): 372–377. arXiv : 1401.4117 . Бибкод : 2014НатНа...9..372Л . дои : 10.1038/nnano.2014.35 . ПМИД   24584274 . S2CID   17218693 .
  38. ^ Риту, Харнит (2016). «Производство полупроводникового фосфорена на большой площади с помощью сборки Ленгмюра-Блоджетт» . наук. Представитель . 6 : 34095. arXiv : 1605.00875 . Бибкод : 2016НатСР...634095К . дои : 10.1038/srep34095 . ПМК   5037434 . ПМИД   27671093 .
  39. ^ Чжан, С.; Ян, З.; Ли, Ю.; Чен, З.; Цзэн, Х. (2015). «Атомно тонкий арсенен и антимонен: переходы полуметалл-полупроводник и непрямой-прямой запрещенной зоны». Энджью. хим. Межд. Эд . 54 (10): 3112–3115. дои : 10.1002/anie.201411246 . ПМИД   25564773 .
  40. ^ Арес, П.; Агилар-Галиндо, Ф.; Родригес-Сан-Мигель, Д.; Альдаве, Д.А.; Диас-Тендеро, С.; Альками, М.; Мартин, Ф.; Гомес-Эрреро, Дж.; Самора, Ф. (2016). «Механическое выделение высокостабильного антимонена в условиях окружающей среды». Адв. Мэтр . 28 (30): 6332–6336. arXiv : 1608.06859 . Бибкод : 2016AdM....28.6332A . дои : 10.1002/adma.201602128 . hdl : 10486/672484 . ПМИД   27272099 . S2CID   8296292 .
  41. ^ Арес, П.; Паласиос, Джей Джей; Абеллан, Г.; Гомес-Эрреро, Дж.; Самора, Ф. (2018). «Недавний прогресс в области антимонена: новый двумерный материал» . Адв. Мэтр . 30 (2): 1703771. Бибкод : 2018AdM....3003771A . дои : 10.1002/adma.201703771 . hdl : 10486/688820 . ПМИД   29076558 . S2CID   205282902 .
  42. ^ Мартинес-Периньян, Эмилиано; Даун, Майкл П.; Гибаха, Карлос; Лоренцо, Энкарнасьон; Самора, Феликс; Бэнкс, Крейг Э. (2018). «Антимонен: новый 2D-наноматериал для применения в суперконденсаторах» (PDF) . Передовые энергетические материалы . 8 (11): 1702606. Бибкод : 2018AdEnM...802606M . дои : 10.1002/aenm.201702606 . hdl : 10486/688798 . ISSN   1614-6840 . S2CID   103042887 .
  43. ^ Лазанас, Александрос Ч.; Продромидис, Мамас И. (апрель 2022 г.). «Электрохимические характеристики пассивированных нанолистов антимонена и полученных in-situ оксида антимонена-PEDOT:PSS, модифицированных графитовых электродов с трафаретной печатью». Электрохимика Акта . 410 : 140033. doi : 10.1016/j.electacta.2022.140033 . S2CID   246598714 .
  44. ^ Сюй, Цзя-Сю; Хуан, Чжи-Цюань; Чуан, Фэн-Чуань; Куо, Цзянь-Чэн; Лю, Ю-Цзы; Линь, Синь; Бансил, Арун (10 февраля 2015 г.). «Нетривиальная электронная структура сот Bi/Sb на SiC(0001)» . Новый журнал физики . 17 (2): 025005. Бибкод : 2015NJPh...17b5005H . дои : 10.1088/1367-2630/17/2/025005 .
  45. ^ Рейс, Феликс; Ли, Банда; Дуди, Ленарт; Бауэрнфиенд, Максимилиан; Гласс, Стефан; Ханке, Вернер; Томале, Ронни; Шефер, Йорг; Классен, Ральф (21 июля 2017 г.). «Висмутен на подложке SiC: кандидат на роль высокотемпературного материала Холла с квантовым спином». Наука . 357 (6348): 287–290. arXiv : 1608.00812 . Бибкод : 2017Sci...357..287R . дои : 10.1126/science.aai8142 . ПМИД   28663438 . S2CID   23323210 .
  46. ^ Лю, Чжэн; Лю, Чао-Син; Ву, Юн-Ши; Дуань, Вэнь-Хуэй; Лю, Фэн; Ву, Цзянь (23 сентября 2011 г.). «Стабильная нетривиальная Z2-топология в ультратонких би(111) пленках: исследование из первых принципов» . Письма о физических отзывах . 107 (13): 136805. arXiv : 1104.0978 . Бибкод : 2011PhRvL.107m6805L . дои : 10.1103/physrevlett.107.136805 . ISSN   0031-9007 . ПМИД   22026889 . S2CID   10121875 .
  47. ^ Мураками, Шуичи (6 декабря 2006 г.). «Квантовый спиновый эффект Холла и усиленный магнитный отклик за счет спин-орбитальной связи» . Письма о физических отзывах . 97 (23): 236805. arXiv : cond-mat/0607001 . Бибкод : 2006PhRvL..97w6805M . дои : 10.1103/physrevlett.97.236805 . ISSN   0031-9007 . ПМИД   17280226 . S2CID   34984890 .
  48. ^ Ци-Ци, Ян (2 октября 2018 г.). «2D-висмутен, полученный путем интеркалированного кислотного отшелушивания, демонстрирует сильные нелинейные отклики в ближнем инфракрасном диапазоне для лазеров с синхронизацией мод». Наномасштаб . 10 (45): 21106–21115. дои : 10.1039/c8nr06797j . ПМИД   30325397 .
  49. ^ Гусмао, Руи; Софер, Зденек; Буса, Дэниел; Пумера, Мартин (29 июля 2017 г.). «Нанолисты пниктогенов (As, Sb, Bi) путем отшелушивания сдвигом с использованием кухонных блендеров для электрохимических применений». Angewandte Chemie, международное издание . 56 (46): 14417–14422. дои : 10.1002/anie.201706389 . ПМИД   28755460 . S2CID   22513370 .
  50. ^ Мартинес, Кармен К.; Гусмао, Руи; Софер, Зденек; Пумера, Мартин (2019). «Ферментативные фенольные биосенсоры на основе пниктогена: фосфорен, арсенен, антимонен и висмутен». Angewandte Chemie, международное издание . 58 (1): 134–138. дои : 10.1002/anie.201808846 . ПМИД   30421531 . S2CID   53291371 .
  51. ^ Лазанас, Александрос Ч.; Цирка, Кириаки; Пайпетис, Алкивиадис С.; Продромидис, Мамас И. (2020). «2D-электроды, модифицированные висмутеном и графеном, для сверхчувствительного инверсионного вольтамперометрического определения свинца и кадмия». Электрохимика Акта . 336 : 135726. doi : 10.1016/j.electacta.2020.135726 . S2CID   214292108 .
  52. ^ Чоудхури, Эмдадул Хак; Рахман, штат Мэриленд Хабибур; Бозе, Притом; Джаян, Рахул; Ислам, Мэриленд Махбубул (2020). «Атомный анализ физической прочности и механизмов переноса фононов монослоя β-висмутена» . Физическая химия Химическая физика . 22 (48): 28238–28255. Бибкод : 2020PCCP...2228238C . дои : 10.1039/d0cp04785f . ISSN   1463-9076 . ПМИД   33295342 . S2CID   228079431 .
  53. ^ Пеплоу, Марк (18 апреля 2024 г.). «Знакомьтесь, «золотой»: этот позолоченный родственник графена тоже имеет толщину в один атом» . Природа . Проверено 19 апреля 2024 г.
  54. ^ Перейти обратно: а б Инь, Си; Лю, Синьхун; Пан, Юнг-Тин; Уолш, Кэтлин А.; Ян, Хун (4 ноября 2014 г.). «Многослойные ультратонкие палладиевые нанолисты в форме ханойской башни». Нано-буквы . 14 (12): 7188–7194. Бибкод : 2014NanoL..14.7188Y . дои : 10.1021/nl503879a . ПМИД   25369350 .
  55. ^ Перейти обратно: а б Абдельхафиз, Али; Витале, Адам; Бантин, Паркер; деГли, Бен; Джойнер, Кори; Робертсон, Алекс; Фогель, Эрик М.; Уорнер, Джейми; Аламгир, Фейсал М. (2018). «Эпитаксиальные и атомно-тонкие гибридные пленки катализатора графен-металл: двойная роль графена как носителя и химически прозрачного защитного колпачка». Энергетика и экология . 11 (6): 1610–1616. дои : 10.1039/c8ee00539g .
  56. ^ Перейти обратно: а б Абдельхафиз, Али; Витале, Адам; Джойнер, Кори; Фогель, Эрик; Аламгир, Фейсал М. (16 марта 2015 г.). «Послойная эволюция структуры, деформации и активности реакции выделения кислорода в монослоях платины с шаблоном графена». Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 7 (11): 6180–6188. дои : 10.1021/acsami.5b00182 . ПМИД   25730297 .
  57. ^ Дуань, Хаохун; Ян, Нин; Ю, Ронг; Чанг, Чун-Ран; Чжоу, банда; Ху, Хань-Ши; Ронг, Хунпан; Ню, Чжицян; Мао, Цзюньцзе; Асакура, Хироюки; Танака, Цунэхиро; Дайсон, Пол Джозеф; Ли, Цзюнь; Ли, Ядун (17 января 2014 г.). «Ультратонкие нанолисты родия» . Природные коммуникации . 5 : 3093. Бибкод : 2014NatCo...5.3093D . дои : 10.1038/ncomms4093 . ПМИД   24435210 .
  58. ^ Палея, Амея (26 февраля 2024 г.). «Австралийские учёные напечатали на 3D-принтере титановую структуру, обладающую сверхъестественной прочностью» . Интересная инженерия . Проверено 27 февраля 2024 г.
  59. ^ Юхара, Дж.; Шмид, М.; Варга, П. (2003). «Двумерный сплав несмешивающихся металлов. Одиночные и бинарные монослойные пленки Pb и Sn на Rh (111)». Физ. Преподобный Б. 67 (19): 195407. Бибкод : 2003PhRvB..67s5407Y . дои : 10.1103/PhysRevB.67.195407 .
  60. ^ Юхара, Дж.; Ёкояма, М.; Мацуи, Т. (2011). «Двумерный твердый раствор бинарных пленок Bi-Pb на Rh(111)». Дж. Прил. Физ . 110 (7): 074314–074314–4. Бибкод : 2011JAP...110g4314Y . дои : 10.1063/1.3650883 .
  61. ^ Кочаев А.И.; Каренин А.А.; Мефтахутдинов Р.М.; Браже, РА (2012). «2D-супракристаллы как перспективные материалы планарной наноакустоэлектроники» . Физический журнал: серия конференций . 345 (1): 012007. Бибкод : 2012JPhCS.345a2007K . дои : 10.1088/1742-6596/345/1/012007 .
  62. ^ Браже, РА; Кочаев, А.И. (2012). «Изгибные волны в графене и 2D-супракристаллах». Физика твердого тела . 54 (8): 1612–1614. Бибкод : 2012PhSS...54.1612B . дои : 10.1134/S1063783412080069 . S2CID   120094142 .
  63. ^ Блейн, Лоз (28 апреля 2022 г.). «Однонаправленный сверхпроводящий диод имеет огромное значение для электроники» . Новый Атлас . Проверено 29 апреля 2022 г.
  64. ^ Паско, Кристофер М.; Баггари, Исмаил Эль; Бьянко, Элизабет; Куркутис, Лена Ф.; МакКуин, Тайрел М. (23 июля 2019 г.). «Настраиваемый магнитный переход в синглетное основное состояние в двумерном многослойном тримеризованном магните Кагомэ Ван-дер-Ваальса». АСУ Нано . 13 (8): 9457–9463. arXiv : 1907.10108v1 . дои : 10.1021/acsnano.9b04392 . ПМИД   31310516 . S2CID   197422328 .
  65. ^ Ву, Хэн; Ван, Яоцзя; Сюй, Юаньфэн; Сивакумар, Пранава К.; Паско, Крис; Филиппоцци, Ульдерико; Паркин, Стюарт С.П.; Цзэн, Юй-Цзя; МакКуин, Тайрел; Али, Мажар Н. (апрель 2022 г.). «Безполевой диод Джозефсона в гетероструктуре Ван-дер-Ваальса» . Природа . 604 (7907): 653–656. arXiv : 2103.15809 . Бибкод : 2022Natur.604..653W . дои : 10.1038/s41586-022-04504-8 . ISSN   1476-4687 . ПМИД   35478238 . S2CID   248414862 .
  66. ^ Ган, Сяорун; Ли, Лоуренс Юн Сок; Вонг, Квок-инь; Ло, Цз Винг; Хо, Квун Хэй; Лей, Данг Юань; Чжао, Хуэйминь (2018). «Фазовый переход 2H/1T многослойного MoS2 путем электрохимического внедрения вакансий S» . ACS Прикладные энергетические материалы . 1 (9): 4754–4765. дои : 10.1021/acsaem.8b00875 . S2CID   106014720 .
  67. ^ Дикинсон, Роско Г.; Полинг, Лайнус (1923). «Кристаллическая структура молибденита» . Журнал Американского химического общества . 45 (6): 1466–1471. дои : 10.1021/ja01659a020 .
  68. ^ Фан, Юйцян; Хэ, Цзяньцяо; Ван, Дун; Бу, Кэцзюнь; Му, Ган; Хуэй; Фуцян (26 января 2018 г.) «Переопределение структуры и наблюдение сверхпроводимости объемного 1T MoS 2» . Angewandte Chemie International Edition . 57 (5): 1232–1235. arXiv : 1712.09248 . doi : 10.1002/anie.201710512 . . PMID   29210496. S2CID   205406195 .
  69. ^ Сплендиани, Андреа; Сунь, Лян; Чжан, Юаньбо; Ли, Тяньшу; Ким, Джонхван; Чим, Чи-Юнг; Галли, Джулия; Ван, Фэн (14 апреля 2010 г.). «Новая фотолюминесценция в монослое MoS 2» . Нано-буквы . 10 (4): 1271–1275. Бибкод : 2010NanoL..10.1271S . дои : 10.1021/nl903868w . ISSN   1530-6984 . ПМИД   20229981 .
  70. ^ Трибуч, Х. (1977). «Дихалькогениды переходных металлов слоистого типа - новый класс электродов для электрохимических солнечных элементов» . Доклады Бунзеновского общества физической химии . 81 (4): 361–369. дои : 10.1002/bbpc.19770810403 .
  71. ^ Фиваз, Р.; Мусер, Э. (15 ноября 1967 г.). «Подвижность носителей заряда в полупроводниковых слоистых структурах» . Физический обзор . 163 (3): 743–755. Бибкод : 1967PhRv..163..743F . дои : 10.1103/PhysRev.163.743 . ISSN   0031-899X .
  72. ^ Перейти обратно: а б Салазар, Норберто; Рангараджан, Шринивас; Родригес-Фернандес, Джонатан; Маврикакис, Манос; Лауритсен, Йеппе В. (31 августа 2020 г.). «Сайт-зависимая реакционная способность наночастиц MoS2 при гидрообессеривании тиофена» . Природные коммуникации . 11 (1): 4369. doi : 10.1038/s41467-020-18183-4 . ISSN   2041-1723 . ПМЦ   7459117 . ПМИД   32868769 .
  73. ^ Конг, Дэшэн; Ван, Хаотянь; Ча, Джуди Дж .; Паста, Мауро; Коски, Кристи Дж .; Яо, Цзе; Цуй, И (13 марта 2013 г.). «Синтез пленок MoS 2 и MoSe 2 с вертикально расположенными слоями» . Нано-буквы . 13 (3): 1341–1347. Бибкод : 2013NanoL..13.1341K . дои : 10.1021/nl400258t . ISSN   1530-6984 . ПМИД   23387444 .
  74. ^ Луковский, Марк А.; Дэниел, Эндрю С.; Мэн, Фей; Фортико, Одри; Ли, Линсен; Джин, Сон (17 июля 2013 г.). «Усиленный катализ выделения водорода из химически расслоенных металлических нанолистов MoS 2» . Журнал Американского химического общества . 135 (28): 10274–10277. дои : 10.1021/ja404523s . ISSN   0002-7863 . ПМИД   23790049 .
  75. ^ Чжан, Вэньцуй; Пан, Сюэлей; Ли, Яньси; Чжао, Ян; Сюй, Лицян (2019) . MoS 2 к фазе 1T" . Маленький . 15 (31): 1900964. doi : /smll.201900964 . ISSN   1613-6810 . PMID   31211511. . S2CID   190523589 10.1002
  76. ^ Перейти обратно: а б с Пумера, Мартин; Вонг, Колин Хонг Ан (2013). «Графан и гидрированный графен» . Обзоры химического общества . 42 (14): 5987–5995. дои : 10.1039/c3cs60132c . ISSN   0306-0012 . ПМИД   23686139 .
  77. ^ Слейтер, Марсель ХФ; Кавазоэ, Ёсиюки (21 августа 2003 г.). «Метод расширения кластеров для адсорбции: применение к хемосорбции водорода на графене» . Физический обзор B . 68 (8): 085410. Бибкод : 2003PhRvB..68h5410S . дои : 10.1103/PhysRevB.68.085410 . ISSN   0163-1829 .
  78. ^ Софо, Хорхе О.; Чаудхари, Аджай С.; Барбер, Грег Д. (10 апреля 2007 г.). «Графан: двумерный углеводород» . Физический обзор B . 75 (15): 153401. arXiv : cond-mat/0606704 . Бибкод : 2007PhRvB..75o3401S . дои : 10.1103/PhysRevB.75.153401 . ISSN   1098-0121 . S2CID   101537520 .
  79. ^ Элиас, округ Колумбия; Наир, РР; Мохиуддин, TMG; Морозов С.В.; Блейк, П.; Холсолл, член парламента; Феррари, AC; Бухвалов, Д.В.; Кацнельсон, Мичиган; Гейм, АК; Новоселов, К.С. (30 января 2009 г.). «Контроль свойствами графена посредством обратимого гидрирования: доказательства существования графана» . Наука . 323 (5914): 610–613. arXiv : 0810.4706 . Бибкод : 2009Sci...323..610E . дои : 10.1126/science.1167130 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   19179524 . S2CID   3536592 .
  80. ^ Чжоу, Чао; Чен, Сихао; Лу, Цзяньчжун; Ван, Цзиху; Ян, Цюцзе; Лю, Чуанжун; Хуан, Дапенг; Чжу, Тунхэ (13 января 2014 г.). «Двоюродный брат графена: настоящее и будущее графана» . Письма о наномасштабных исследованиях . 9 (1): 26. дои : 10.1186/1556-276X-9-26 . ISSN   1556-276X . ПМЦ   3896693 . ПМИД   24417937 .
  81. ^ Гарсия, Джей Си; де Лима, DB; Ассали, ЛВК; Хусто, JF (2011). «Графен- и графаноподобные нанолисты группы IV». Дж. Физ. хим. С. ​ 115 (27): 13242. arXiv : 1204.2875 . дои : 10.1021/jp203657w .
  82. ^ Бьянко, Э.; Батлер, С.; Цзян, С.; Рестрепо, О.Д.; Виндл, В.; Голдбергер, Дж. Э. (2013). «Стабильность и расслоение германана: аналог германия-графана». АСУ Нано . 7 (5): 4414–21. дои : 10.1021/nn4009406 . hdl : 1811/54792 . ПМИД   23506286 .
  83. ^ « Германан может заменить кремний более легкой и быстрой электроникой» . КурцвейлАИ . Проверено 12 апреля 2013 г.
  84. ^ Шекаари, Ашкан; Джафари, Махмуд (июль 2020 г.). «Представление первого постграфенового члена нитридов кремния: новый 2D-материал». Вычислительное материаловедение . 180 : 109693. doi : 10.1016/j.commatsci.2020.109693 . S2CID   216464099 .
  85. ^ Шеберла, Деннис; Сунь, Лей; Блад-Форсайт, Мартин А.; Э-э, Сулейман; Уэйд, Кейси Р.; Брожек, Карл К.; Аспуру-Гузик, Алан; Динкэ, Мирча (2014). «Высокая электропроводность в Ni 3 (2,3,6,7,10,11-гексаиминотрифенилен) 2 , полупроводниковом металлоорганическом аналоге графена» . Журнал Американского химического общества . 136 (25): 8859–8862. дои : 10.1021/ja502765n . ПМИД   24750124 . S2CID   5714037 .
  86. ^ «Новый самоорганизующийся графеноподобный материал для плоских полупроводников» . КурцвейлАИ. 01.05.2014 . Проверено 24 августа 2014 г.
  87. ^ Ирвинг, Майкл (3 февраля 2022 г.). « Невозможный» 2D-материал лёгок, как пластик, и прочнее стали . Новый Атлас . Проверено 3 февраля 2022 г.
  88. ^ Цзэн, Ювэнь; Гордийчук, Павел; Итихара, Такео; Чжан, Ге; Сандоз-Росадо, Эмиль; Ветцель, Эрик Д.; Тресбак, Джейсон; Ян, Цзин; Козава, Даичи; Ян, Чжунюэ; Кюне, Матиас (3 февраля 2022 г.). «Необратимый синтез сверхпрочного двумерного полимерного материала» . Природа . 602 (7895): 91–95. Бибкод : 2022Natur.602...91Z . дои : 10.1038/s41586-021-04296-3 . ISSN   0028-0836 . ПМИД   35110762 . S2CID   246487991 .
  89. ^ Перейти обратно: а б с д и Батлер, Шеневе З.; Холлен, Шона М.; Цао, Линью; Цуй, И; Гупта, Джей А.; Гутьеррес, Умберто Р.; Хайнц, Тони Ф.; Хон, Сын Саэ; Хуан, Цзясин (2013). «Прогресс, проблемы и возможности в области двумерных материалов, помимо графена». АСУ Нано . 7 (4): 2898–2926. дои : 10.1021/nn400280c . ПМИД   23464873 .
  90. ^ Бхиманапати, Ганеш Р.; Линь, Чжун; Менье, Винсент; Юнг, Ёнун; Ча, Джуди; Дас, Саптарши; Сяо, Ди; Сын, Ёну; Страно, Майкл С. (2015). «Последние достижения в области двумерных материалов помимо графена». АСУ Нано . 9 (12): 11509–11539. дои : 10.1021/acsnano.5b05556 . ПМИД   26544756 .
  91. ^ Перейти обратно: а б с д Рао, CNR; Наг, Ангшуман (1 сентября 2010 г.). «Неорганические аналоги графена». Европейский журнал неорганической химии . 2010 (27): 4244–4250. дои : 10.1002/ejic.201000408 .
  92. ^ Сун, Ш.; Шнитцер, Н.; Браун, Л.; Парк, Дж.; Ховден, Р. (25 июня 2019 г.). «Укладка, деформация и скручивание в 2D-материалах, количественно оцененные с помощью 3D-электронной дифракции». Материалы физического обзора . 3 (6): 064003. arXiv : 1905.11354 . Бибкод : 2019PhRvM...3f4003S . doi : 10.1103/PhysRevMaterials.3.064003 . S2CID   166228311 .
  93. ^ Перейти обратно: а б с Рао, CNR; Рамакришна Мэтте, HSS; Майтра, Урмимала (9 декабря 2013 г.). «Графеновые аналоги неорганических слоистых материалов». Angewandte Chemie, международное издание . 52 (50): 13162–13185. дои : 10.1002/anie.201301548 . ПМИД   24127325 .
  94. ^ Рао, CN R; Майтра, Урмимала (1 января 2015 г.). «Неорганические аналоги графена». Ежегодный обзор исследований материалов . 45 (1): 29–62. Бибкод : 2015AnRMS..45...29R . doi : 10.1146/annurev-matsci-070214-021141 .
  95. ^ Андроулидакис, Харалампос; Чжан, Кайхао; Робертсон, Мэтью; Тауфик, Самех (13 июня 2018 г.). «Настройка механических свойств 2D материалов и гетероструктур» . 2D материалы . 5 (3): 032005. Бибкод : 2018TDM.....5c2005A . дои : 10.1088/2053-1583/aac764 . ISSN   2053-1583 . S2CID   139728037 .
  96. ^ Перейти обратно: а б Ли, Чангу; Вэй, Сяодин; Кайсар, Джеффри В.; Хоун, Джеймс (18 июля 2008 г.). «Измерение упругих свойств и внутренней прочности монослойного графена» . Наука . 321 (5887): 385–388. Бибкод : 2008Sci...321..385L . дои : 10.1126/science.1157996 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   18635798 . S2CID   206512830 .
  97. ^ Цзян, Цзинь-Ву; Парк, Гарольд С. (18 августа 2014 г.). «Отрицательный коэффициент Пуассона в однослойном черном фосфоре» . Природные коммуникации . 5 (1): 4727. arXiv : 1403.4326 . Бибкод : 2014NatCo...5.4727J . дои : 10.1038/ncomms5727 . ISSN   2041-1723 . ПМИД   25131569 . S2CID   9132961 .
  98. ^ Цзян, Цзинь-Ву; Чанг, Тяньчун; Го, Синмин; Парк, Гарольд С. (10 августа 2016 г.). «Внутренний отрицательный коэффициент Пуассона для однослойного графена» . Нано-буквы . 16 (8): 5286–5290. arXiv : 1605.01827 . Бибкод : 2016NanoL..16.5286J . дои : 10.1021/acs.nanolett.6b02538 . ISSN   1530-6984 . ПМИД   27408994 . S2CID   33516006 .
  99. ^ Чжан, Чжухуа; Ян, Ян; Пенев Евгений С.; Якобсон, Борис И. (март 2017 г.). «Эластичность, гибкость и идеальная прочность борофенов» . Передовые функциональные материалы . 27 (9): 1605059. arXiv : 1609.07533 . дои : 10.1002/adfm.201605059 . ISSN   1616-301X . S2CID   119199830 .
  100. ^ Лю, Сяо; Меткалф, Томас Х.; Робинсон, Джереми Т.; Хьюстон, Брайан Х.; Скарпа, Фабрицио (8 февраля 2012 г.). «Модуль сдвига монослойного графена, полученного методом химического осаждения из паровой фазы» . Нано-буквы . 12 (2): 1013–1017. Бибкод : 2012NanoL..12.1013L . дои : 10.1021/nl204196v . ISSN   1530-6984 . ПМИД   22214257 .
  101. ^ Мин, К.; Алуру, Северная Каролина (3 января 2011 г.). «Механические свойства графена при сдвиговой деформации» . Письма по прикладной физике . 98 (1): 013113. Бибкод : 2011ApPhL..98a3113M . дои : 10.1063/1.3534787 . ISSN   0003-6951 .
  102. ^ Чжан, Пэн; Фань, Фейфей; Пэн, Ченг; Лойя, Филипп Лю, Чжэн; Чжан, Цзянсян; Аджаян, Пуликель М. . ) 04-29 ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​  ​ ​ ​  ​ ​
  103. ^ Лю, Нин; Хун, Цзяван; Пидапарти, Рамана; Ван, Сяньцяо (3 марта 2016 г.). «Схема разрушения и скорость энерговыделения фосфорена» . Наномасштаб . 8 (10): 5728–5736. Бибкод : 2016Nanos...8.5728L . дои : 10.1039/C5NR08682E . ISSN   2040-3372 . ПМИД   26902970 .
  104. ^ Керативитаянан, П; Кэрроу, Дж. К.; Гахарвар, АК (26 мая 2015 г.). «Наноматериалы для инженерной реакции стволовых клеток». Передовые материалы по здравоохранению . 4 (11): 1600–27. дои : 10.1002/adhm.201500272 . ПМИД   26010739 . S2CID   21582516 .
  105. ^ Хуанг, X; Тан, К; Инь, З; Чжан, Х. (9 апреля 2014 г.). «Статья к 25-летию: гибридные наноструктуры на основе двумерных наноматериалов». Продвинутые материалы . 26 (14): 2185–204. Бибкод : 2014AdM....26.2185H . дои : 10.1002/adma.201304964 . ПМИД   24615947 . S2CID   196924648 .
  106. ^ Кэрроу, Джеймс К.; Гахарвар, Ахилеш К. (февраль 2015 г.). «Биоинспирированные полимерные нанокомпозиты для регенеративной медицины». Макромолекулярная химия и физика . 216 (3): 248–264. дои : 10.1002/macp.201400427 .
  107. ^ Нандвана, Динкар; Эртекин, Элиф (21 июня 2015 г.). «Несоответствие решеток вызвало рябь и морщины в плоских сверхрешетках графена / нитрида бора». Журнал прикладной физики . 117 (234304): 234304. arXiv : 1504.02929 . Бибкод : 2015JAP...117w4304N . дои : 10.1063/1.4922504 . S2CID   119251606 .
  108. ^ Гахарвар, АК; Пеппас, Северная Каролина; Хадемхоссейни, А. (март 2014 г.). «Нанокомпозитные гидрогели для биомедицинского применения» . Биотехнология и биоинженерия . 111 (3): 441–53. дои : 10.1002/бит.25160 . ПМЦ   3924876 . ПМИД   24264728 .
  109. ^ Филипович, Л; Сельберхерр, С. (октябрь 2022 г.). «Применение двумерных материалов для создания КМОП-интегрированных газовых датчиков» . Наноматериалы . 12 (20): 3651 (1–60). дои : 10.3390/nano12203651 . ПМЦ   9611560 . ПМИД   36296844 .
  110. ^ Гоенка, С; Сант, В; Сант, С (10 января 2014 г.). «Наноматериалы на основе графена для доставки лекарств и тканевой инженерии». Журнал контролируемого выпуска . 173 : 75–88. дои : 10.1016/j.jconrel.2013.10.017 . ПМИД   24161530 .
  111. ^ Гахарвар, АК; и др. (2013). Наноматериалы в тканевой инженерии: производство и применение . Оксфорд: Издательство Вудхед. ISBN  978-0-85709-596-1 .
[ редактировать ]

Дополнительное чтение

[ редактировать ]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Single-layer_materials&oldid=1236430446"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 42cad9bce2ede91aee6744130b787553__1721830800
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/42/53/42cad9bce2ede91aee6744130b787553.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Single-layer materials - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)