Koreya Qabaqcıl Elm və Texnologiya İnstitutu (KAIST) tərəfindən

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Kredit: Koreya Qabaqcıl Elm və Texnologiya İnstitutu (KAIST)

Tək bir kağız vərəqindən xeyli nazik olan ikiölçülü (2D) materiallar uzun müddətdir ki, müstəsna performansları ilə diqqət çəkir. Lakin onlar kritik bir məhdudiyyətlə üzləşiblər: Birdən çox təbəqə üst-üstə qoyulduqda onların performansı əhəmiyyətli dərəcədə azalır.

KAIST-in Kimya kafedrasından professor Sara S. Parkın rəhbərlik etdiyi tədqiqat qrupu, Oregon Universitetindən professor Kristofer H. Hendon ilə əməkdaşlıq edərək, bir neçə təbəqədə yığıldıqda belə tək qatlı elektron xüsusiyyətlərini qoruyan yeni bir keçirici material hazırlayaraq bu uzun müddətdir davam edən bu maneəni həll etdi. Bu irəliləyişin yeni nəsil elektron cihazların və kvant materiallarının kommersiyalaşdırılmasını sürətləndirəcəyi gözlənilir. İş Amerika Kimya Cəmiyyətinin Jurnalında dərc olunub .

2D materiallar atom baxımından nazik olduğundan, elektronlar onlardan ultra yüksək sürətlə keçə bilər və bu da onları növbəti nəsil yarımkeçiricilər və kvant materialları üçün əsas namizədlərə çevirir. Lakin, praktik tətbiqlər üçün birdən çox təbəqə üst-üstə yığılmalıdır.

Bu baş verdikdə, təbəqələrarası qarşılıqlı təsirlər elektron hərəkətinə mane olur və bu da performansın azalmasına gətirib çıxarır – ayrı-ayrı yollarda sürətlə hərəkət edən avtomobillərin kəsişmədə tıxac yaşamasına bənzəyir. Xüsusilə, 2D keçirici MOF-lar tək təbəqəli vəziyyətdə üstün performans göstərsələr də, onların daxili elektron xüsusiyyətləri birdən çox təbəqənin üst-üstə yığıldığı toplu vəziyyətdə zəifləyir.Kredit: Amerika Kimya Cəmiyyətinin Jurnalı (2026). DOI: 10.1021/jacs.6c00558

Bükülmüş yığma həlli

Bu problemi həll etmək üçün tədqiqat qrupu təbəqələrin bir-birinə birbaşa müdaxilə etməsinin qarşısını almaq üçün hizalanma bucağına diqqət yetirdi . Yeni hazırlanmış molekulyar struktur, birdən çox təbəqənin üst-üstə qoyulduğu zaman belə, hər təbəqənin müəyyən bir bucaq altında yerləşməsini təmin edir və bu da birbaşa üz-üzə təması minimuma endirir.

Bu, kart dəstini mükəmməl şəkildə hizalamaq və bir-birinə yapışmasının qarşısını almaq əvəzinə, onları bir az bükülmüş şəkildə yığmağa bənzər bir prinsip üzərində işləyir. Nəticədə, təbəqələrarası qarşılıqlı təsirlər azaldı və bu da elektronların daha sərbəst hərəkət etməsinə imkan verdi. Bu quruluşa nail olmaq üçün komanda triptisen əsaslı bir molekul hazırladı və ondan yeni 2D keçirici MOF materialını sintez etmək üçün istifadə etdi.

Toplu şəkildə tək qatlı xüsusiyyətlər

_{Yeni hazırlanmış Ni3} (HITrip) ₂ adlı materialın , çoxqatlı vəziyyətdə belə, tək təbəqənin elektron quruluşuna çox bənzər bir elektron quruluşunu qoruduğu aşkar edilmişdir. Xüsusilə, elektronların sürətli və səmərəli hərəkət etməsinə imkan verən unikal elektron quruluşunu (Kagome qəfəsinin Dirak zolaq quruluşu) qoruyub saxladığı diqqətəlayiqdir.

Bu quruluş yüksək elektrik keçiriciliyinə nail olmaq üçün olduqca əlverişlidir və elektronların mürəkkəb maneələr olmadan magistral yolda olduğu kimi yüksək sürətlə hərəkət etməsinə imkan verir. Bu, əvvəllər yalnız bir təbəqədə əldə edilə biləcəyi düşünülən elektron quruluşun indi çoxqatlı toplu materiallarda saxlanıla biləcəyini göstərir.

Əslində, bu material əlavə aşqarlama (elektrik xüsusiyyətlərini artırmaq üçün çirklərin daxil edilməsi prosesi) olmadan 0,58 S/sm3 yüksək elektrik keçiriciliyi nümayiş etdirdi və bu da təbəqələrarası müdaxiləni azaltmaqla əla elektrik performansına nail olmağın mümkün olduğunu sübut etdi.

Hesablama modelləşdirməsi və spektroskopik analiz vasitəsilə tədqiqat qrupu bu yüksək keçiriciliyin arxasındakı mexanizmi də aşkar etdi. Onlar materialın içərisində molekulların və metal atomlarının elektron daşınmasını asanlaşdırmaq üçün birgə işlədiyini və elektron hərəkəti üçün sabit bir mühit yaratdığını təsdiqlədilər.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və gündəlik və ya həftəlik olaraq vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında yeniliklər əldə edin .

Nə üçün tapıntı vacibdir

Bu tədqiqat, 2D materiallarında uzun müddətdir davam edən bir problemi – yığmanın performansı aşağı saldığı fenomeni həll etdiyi üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir. Əvvəllər tək təbəqələrlə məhdudlaşdırılan üstün elektron xüsusiyyətlərin toplu materiallarda reallaşdırıla biləcəyini nümayiş etdirməklə, fundamental tədqiqatların praktik texnologiya ilə əlaqələndirilməsində mühüm bir dönüş nöqtəsi olur.

Tədqiqat qrupu bu tapıntıların yüksək performanslı elektron cihazların və yeni nəsil enerji materiallarının hazırlanmasında geniş istifadə olunacağını gözləyir. Bundan əlavə, kvant materialları və topoloji materiallar (unikal elektron daşıma xüsusiyyətlərinə malik yeni nəsil funksional materiallar) üzrə tədqiqatlar üçün yeni imkanlar açmaqla bu irəliləyişin gələcək yarımkeçirici və kvant informasiya texnologiyalarının inkişafına əhəmiyyətli dərəcədə töhfə verəcəyi gözlənilir.

Ən əsası, material üst-üstə yığıldıqda belə əla elektron xüsusiyyətlərini qoruduğu üçün, faktiki cihazların istehsalı üçün tələb olunan funksional material dizaynının əhatə dairəsini genişləndirəcəkdir.

Professor Park dedi: “Bu tədqiqat göstərir ki, əvvəllər yalnız tək təbəqələrdə mümkün olduğu düşünülən 2D elektron strukturlar indi toplu materiallarda da həyata keçirilə bilər. Təbəqələrarası qarşılıqlı təsirləri dəqiq idarə etməklə, praktik materiallarda müxtəlif kvant xüsusiyyətlərinin və elektron xüsusiyyətlərinin tətbiqi üçün yeni bir yol açılacaq.”

Nəşr detalları

Geunchan Park və digərləri, Laylı Ayrılmış İki Ölçülü Keçirici Triptycene Əsaslı Metal-Üzvi Çərçivədə Homokonjugasiya ilə Təmin Edilmiş Kagome Zolaqları, Amerika Kimya Cəmiyyətinin Jurnalı (2026). DOI: 10.1021/jacs.6c00558

Jurnal məlumatı: Amerika Kimya Cəmiyyətinin Jurnalı 

Əsas anlayışlar

Elektron quruluşNəqliyyat hadisələri2 ölçülü sistemlərFunksional materiallarTopoloji materiallar

Koreya Qabaqcıl Elm və Texnologiya İnstitutu (KAIST) tərəfindən təmin edilir Bu hekayənin arxasında kim dayanır?

Lisa Lock

İncəsənət tarixi bakalavr, maddi mədəniyyət magistri. Keçmiş muzey redaktoru, paramedik və transplantasiya koordinatoru. 2021-ci ildən Science X üçün redaktorluq edir. Tam profil →

Robert Egan

Riyazi biologiya üzrə bakalavr, yaradıcı yazı üzrə magistr dərəcəsi. Elm və dilə dair unikal perspektivləri olan çox səyahət etmişəm. Tam profil →

Daha ətraflı araşdırın

İkiqatlı antiferromaqnit, maqnit vəziyyəti ilə fırlanan fotocərəyanı aşkar edir