Článek
Dvojrozměrné materiály nacházejí praktické využití v elektronických zařízeních, v lékařství či environmentálních technologiích. Vynikají tím, že jejich tloušťka je v desetinách nanometrů, neboť jde o poskládané vrstvy atomů.
2D materiály
Dvojrozměrné materiály vytvořili před dvaceti lety vědci ruského původu, Nizozemec Andre Geim a Brit Konstantin Novoselov. Lepicí páskou odtrhli z grafitu jednu vrstvu atomů, načež vznikl grafen. Badatelé za to v roce 2010 obdrželi Nobelovu cenu.
Od té doby týmy po celém světě připravují nové dvojrozměrné materiály. Vzájemně se kombinují s dalšími nanomateriály a díky tomu vznikají nové typy tzv. víceškálových materiálů s jedinečnými vlastnostmi. Obvykle tyto nanomateriály trpí defekty a připravují se pomocí chemické reakce.
Pro vědecké účely jsou potřeba 2D materiály, které také mají co největší plochu, ale zároveň minimum poruch.
Takové se připravují exfoliací neboli sloupnutím jedné či několika vrstev atomů z krystalu požadovaného materiálu. To se obvykle dělá ručně pomocí lepicí pásky a za atmosférického tlaku.
Objev vědců z Česka by mohl změnit svět počítačů
Náhrada ruční manipulace
Jak nyní informovala Akademie věd, výzkumníci představili vysokovakuovou aparaturu, kde pomocí exfoliace dokážou připravovat dvojrozměrné materiály, které mají větší plochu. Díky kvalitním výchozím krystalům mají také minimum defektů a ultravysoké vakuum chrání materiál před znečištěním.
„Namísto ruční manipulace je nyní možné exfoliaci provádět v komoře vakuové aparatury pomocí speciálních držáků a pohybů manipulačních ramen,“ uvedl Jan Plšek z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, který se na objevu podílel.
Přístroj si vědci postavili přímo na míru. Jako přilnavou podložku použili tenkou vrstvu zlata a stříbra. Krystal sulfidu molybdeničitého pak přitiskli k podložce. Po opětovném oddálení vrstvu dvojrozměrného materiálu přesunuli k dalším testům, aniž by vzorek vystavili vlivu atmosféry.
Nový nanomateriál z Olomouce okamžitě odhalí antibiotika ve vodě
„Tímto způsobem jsme získali maximální plochu dvojrozměrného materiálu – téměř 100 procent z plochy krystalu, bez znečištění a s minimem defektů,“ poznamenal Plšek.
Výhodou nového přístroje podle něj je i to, že se příprava vzorku a jeho základní charakterizace dějí na jednom místě.
Vzorek s monovrstvou sulfidu molybdeničitého (čarou je označena hranice monovrstvy) na tenké vrstvě zlata. Vpravo je jeden ze zapojených vědců, docent Martin Kalbáč.
Metodu otestovali na krystalu sulfidu molybdeničitého, nadcházející výzkum potvrdil, že ji lze snadno použít na další vrstevnaté materiály. Experti z ústavu chtějí metodu využívat například v projektu AMULET, do kterého je zapojeno 145 vědců a vědkyň z osmi vědeckých institucí.
Cílem tohoto projektu je vyvinout tzv. multiškálové materiály se širokým potenciálem. Odborníci budou např. zkoumat, jak víceškálové materiály reagují s biologickým prostředím, zda je lze využít pro elektrochemické či optické senzory a v neposlední řadě se budou testovat nová nanozařízení, využitelná pro přeměnu, výrobu a skladování energie.
„Výzkum v oblasti nanomateriálů je v dnešní době velmi široký. Projekt AMULET umožní propojit řadu směrů v této oblasti, což může přinést nečekané objevy,“ doplnil koordinátor projektu Martin Kalbáč z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského.
O metodě nedávno vyšel odborný článek v časopise ACS Applied Electronic Materials.
Čeští fyzici vyrobili speciální magnetický nanografen ve tvaru motýla
