量子点は半導体の一種であり、幅はわずか数ナノメートルです。 LED照明、医療診断、印刷、半導体、ソーラーパネルなど、幅広い用途があります。彼らは非常に小さいですが、私たちが知っているように、彼らは私たちの世界に大きな影響を与えました。それが、Quantum Pointsを作るための迅速で信頼できる方法を見つけた人々が2023年にノーベル化学賞を受賞した理由です。
量子ポイントは、量子結論と呼ばれる現象から好奇心が強いが強力な能力を受け取ります。スイッチを投げると、電球が始まります。これは、電子が電源から銅線を介して電球に通過するという事実によるものです。ワイヤーは非常に厚い（電子の観点から）、非常に長い間、電子はしっかりと詰められて自由に動くことはありません。しかし、量子点にはスペースがあまりなく、電子は互いに比較的近くにあります。したがって、それらは量子点全体を自由に移動し、原子を制限することはできませんが、その動きはまだ制限されています。
この状況では、各電子が変化させることができるエネルギーの量。家のチェーン内の銅線では、何らかの方法で電子が追加のエネルギーを受け取ると、単により速く動くことができます。しかし、量子ポイントに行く場所はないので、電子は、たとえばポイントで電圧を上げたとしても、より多くのエネルギーを得ることができません。代わりに、電子はそれぞれ一定のエネルギーしか持たません。これは、電子が原子にどのように振る舞うかです。エネルギーレベルが限られています。まるで彼らが映画館にいるかのように。銅の電子は、好きな場所を埋めることができます。しかし、原子ではいくつかの行が閉じられており、他の行では特定の場所のみが利用可能です。量子点のすべての電子はこのように動作するため、ポイント自体は巨大な原子として動作します。
3Dではない材料
彼らが言うように、電子が詰め込まれているので、電子が感じる制限は量子制限に関連しています。材料は、電子を制限する量に応じて、1Dまたは2Dと呼ばれます。量子点はゼロ材料と見なされます。その電子は技術的に3次元で動くことができますが、利用可能なボリュームは非常に小さく、空間のポイントになります。
同様に、グラフェンは有名な2D材料です。六角形の画像に互いに関連する炭素原子の1枚で構成されています。このシートの電子は、2次元でのみ移動でき、したがって2dで移動できます。その結果、それらは質量がないかのように振る舞います。たとえば、他の材料では観察されない特性を引き起こします。
材料の異常な特性は、量子制限を与え、明らかにより大きな実際の価値を持っています。そのため、科学者も2D金属を作成しようとしましたが、とげのある問題に遭遇しました。
グラフェンの1枚が他のシートの上にある場合、2枚のシートがそれらの間に弱い結びつきを発生させ、van -der -vaalsの相互作用と呼ばれます。それらは非常に弱いネクタイです。シートに粉々にドリフトすることはできませんが、1枚のシートを少しこっそり撮ると、相互作用が壊れてシートを分離できます。
グラフェンを発見した科学者は、グラファイトにセロハンテープを取り付けてから、1つの滑らかな動きで引っ張ると、テープをオフにするためにグラフェンのいくつかの層を取得できることも発見しました。
確かに、本当に平らな金属
炭素が金属である場合、これは不可能です。金属原子の問題は、彼が彼の周りのすべての同じ原子に接触するのが好きだということです。 INA、Atomは3Dで簡単に接続を形成します。 2Dでのみ接続を形成するための調整は非常に困難です。そのため、科学者 – 材料は、さまざまな方法を使用して2D金属を作成しようとしましたが、役に立ちませんでした。彼らは、基板上の金属原子を慎重に敷き詰め、2D材料と基質の間に金属スライスを起動し、金属片をスコアリングしようとしました。
彼らは、厚さで数ナノメートルしか金属シートを制御することができました。これで十分ではありません：アトミック薄いシートは10倍、せいぜい、深さにいくつかのアンストラム（Å）です。科学者はまた、これらの材料の表面が不均一であり、多くの場合、金属原子が大気中の酸素と相互作用し、酸化物化合物を形成することを発見しました。
それにもかかわらず、2Dメタルは、薬から軍隊まで、アプリケーションを備えた超感受性センサーを含む次世代テクノロジーに使用できる非常にユニークな特性を持つことが予想されるため、彼らは進み続けるように動機付けられました。特に、2Dビムートとブリキは、トポロジー絶縁体と呼ばれるエキゾチックな材料であり、他の場所ではなく、エッジでのみ電流を伝導することが期待されています。この状態では、材料は小さな島で磁化される可能性があります – 物理学者 – 現象 – 彼らが言うように、それは未来のより速いコンピューターを作るために使用できます。
高圧サンドイッチ
現在、研究が最近公開された場合 自然 2Dトンネルの終わりには、光があるかもしれないと信じてください。北京国立研究所の凝縮物理学研究所と物理学研究所、中国科学アカデミー（北京のように）の科学者チーム、およびソンガン湖の研究室（東guan）は、ビスマット、ガリウム、インディアム、ティンと鉛の2次元シートの生産方法を報告しました。チームのテクニックも複雑ではありませんが、これは、必要なテクノロジーが現在の高度な状態に到達するのに多くの時間がかかったためです。
これは次のようなものです。（i）純粋な金属粉末、たとえばビスマスを作成します。 （ii）サファイアで作られたプレートに置きます。その表面は、ジスルフィドモリブデンの1層です（MOS2）堆積した。これは低いアンビルです。 （iii）低い高さが熱くなると、金属粉が溶けて上に広がります。 （iv）上のアンビルにドロップが重ねられ、1つのMOSで構成されています2 層はサファイア基板に立っていました。現時点では、MOの2層の間にドロップが固定されています2次に、サファイアの2層の間に固定されています。 （v）上のアンビルは小さな角度でねじれ、2つのアンビルが一緒に押されます。アンビルが室温まで冷却され、除去されるまで圧力が残ります。 （vi）スムーシングされた金属シートは無効になっています。
チームによると、Vismuthシートはわずか6.3Åでした。これは、約2つの原子の深さで、金属中の電子が2Dに制限されるのに十分でした。
MOSを使用します2 そして、サファイアは偶然ではありませんでした。 Muz2 その変形に必要なヤンファミリーの力のモジュール – 430億パスカル（ペンシルバニア）とサファイア、3,000億ページのモジュールがあります。 2Dビスマスの作成に使用される科学者の圧縮は、「唯一」2億PAVでした。両方のMOS2 また、サファイアには滑らかな表面もあります。つまり、原子は隣のビスマスの原子に接触しようとしていません。
研究者たちはまた、このように作られたビスマスの葉が、ホールの強いフィールド効果と非線形効果を示していることを発見しました。フィールド効果は、外部電界を適用することにより、シートがどれだけうまく電気を実行できるかを意味します。非線形ホールの効果はより独特でした。電界が適用されたとき、ビスマスシートは垂直方向に電圧を取得しました。強力なフィールド効果と非線形ホールの効果の両方は、3つの次元金属ではなく、2つの次元金属に見られます。
世界を変えます
新しい努力は、「ヴァンダーヴァールズの層の間で薄い結晶を栽培した最初ではありません。昨年、1つの原子グラフェンを含むナノリブの報告がありました2カリフォルニア大学、アーウィン、凝縮されたモバイルを持つ物理学の研究者であるJavier Sanchez Yamagishiは、記事に付随するコメントに書いています。
「私たちの方法とZhaoとその同僚の方法の重要な違いは、彼らがMOSで覆われた大きな（Sansfal）サファイアを使用したことです2これは、原子薄金属の作成に不可欠です」と彼は付け加えました。
Sanchez Yamagishiはまた、新しい技術は「より高価で複雑な方法を使用して行うことができるものと比較して、大幅な改善」であると書いています。これは最初の試みであるため、彼らはより多くの機会と新しい問題を期待しています。たとえば、研究者は、機器を使用して、1つだけでなく、いくつかのタイプの金属で構成される2つの次元シートを作成する方法を探すことができます。
一方、チームによって作成された2Dリナーのビスマス原子の幾何学的位置により、特定の条件でのみトポロジカル絶縁体になることができます。将来の研究は、2023年の化学のノーベル賞のように、より信頼性の高い方法で温度を備えたトポロジカル絶縁体を作る技術を改善することができます。もう1つの機会は、手順を修正して、より大きな面積で2D金属を作ることです。
最終的に、科学者は2つの次元金属自体、特にこれまで未知の特性についてさらに学ぶことができます。 「研究で調製された他の2次元金属の電子特性については、さらに少ないことが知られていない」とSanchez-Yamagiは書いた。 「これらの材料の安定性と大規模なサイズは、それらを他の材料と統合し、新しい電気または光子デバイスを作成する多くの機会を開きます。」
公開 – 2025年5月15日05:30 IST
