Penemuan Penyelidikan Baharu Mengenai Graphene

Bahan dua dimensi menjanjikan kemajuan revolusioner dalam elektronik dan fotonik, tetapi kebanyakan calon yang paling menjanjikan merosot dalam beberapa saat selepas pendedahan kepada udara, menjadikannya hampir tidak sesuai untuk penyelidikan atau penyepaduan ke dalam teknologi praktikal. Dihalid logam peralihan ialah kelas bahan yang sangat menarik namun mencabar; sifat ramalan mereka sangat sesuai untuk peranti generasi akan datang, tetapi kereaktifan yang sangat tinggi dalam udara malah menghalang pencirian struktur asasnya.

Penyelidik di Institut Graphene Kebangsaan di Universiti Manchester kini telah mencapai, buat pertama kalinya, pengimejan resolusi atom bagi diiodida logam peralihan monolayer dengan mencipta sampel TEM yang dimeterai graphene yang menghalang bahan yang sangat reaktif ini daripada merendahkan apabila bersentuhan dengan udara.

Penyelidikan ini, yang diterbitkan dalam ACS Nano, menunjukkan bahawa kristal yang membungkus sepenuhnya dalam graphene mengekalkan antara muka yang bersih dari segi atom dan memanjangkan jangka hayatnya dari saat ke bulan.

Keupayaan ini berpunca daripada penambahbaikan pada kaedah pemindahan setem bukan organik yang telah dibangunkan dan dilaporkan oleh pasukan dalam *Nature Electronics* sebelum ini, yang meletakkan asas untuk menghasilkan sampel yang stabil dan tertutup.

"Pada mulanya, pengendalian bahan-bahan ini hampir mustahil kerana ia akan musnah sepenuhnya dalam beberapa saat selepas terdedah kepada udara, menjadikan kaedah penyediaan tradisional tidak dapat digunakan," jelas Dr. Wendong Wang, yang terlibat dalam membangunkan teknologi pemindahan dan menyediakan sampel yang berkaitan. "Kaedah kami melindungi sampel tanpa sebarang langkah pemindahan yang tidak perlu. Ia membolehkan penyediaan sampel yang boleh disimpan bukan sahaja selama berjam-jam tetapi juga selama berbulan-bulan, dan boleh dipindahkan ke peringkat antarabangsa antara institusi yang berbeza, menyelesaikan kesesakan utama dalam bidang penyelidikan bahan dua dimensi."

"Sebaik sahaja kami dapat menyediakan sampel yang stabil, kami dapat membuat beberapa pemerhatian yang menarik tentang bahan-bahan ini, termasuk mengenal pasti variasi struktur tempatan yang meluas, dinamik kecacatan atom, dan evolusi struktur tepi dalam sampel paling nipis," kata Dr Gareth Teton, yang mengetuai pengimejan dan analisis mikroskop elektron penghantaran untuk kerja ini.

Gambar oleh Universiti Manchester

"Struktur bahan dua dimensi berkait rapat dengan sifatnya. Oleh itu, dapat memerhati secara langsung struktur kristal yang berbeza (dari lapisan tunggal kepada ketebalan pukal) dan tingkah laku kecacatannya dijangka memberikan maklumat untuk penyelidikan lanjut mengenai bahan ini, sekali gus membuka kunci potensinya dalam bidang teknologi."

"Apa yang paling menggembirakan saya ialah penyelidikan ini membuka kawasan saintifik yang tidak boleh diakses sebelum ini. Kami secara teorinya tahu bahawa banyak bahan dua dimensi aktif mempunyai prestasi cemerlang dalam aplikasi elektronik, optoelektronik dan kuantum, tetapi kami tidak dapat memperoleh sampel yang stabil di makmal untuk mengesahkan ramalan ini, "komen Profesor Roman Gorbachev dari Institut Penyelidikan Kebangsaan.