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  • 该图显示了新的涂层材料的分子结构的边缘上视图。被涂覆在薄的层状材料在底部示出了紫色,和环境空气被示为氧气和水的顶部的散射的分子。在之间的暗层是保护性材料,允许通过一些氧(红),形成氧化层下方,它提供额外的保护。

    该图显示了新的涂层材料的分子结构的边缘上视图。被涂覆在薄的层状材料在底部示出了紫色,和环境空气被示为氧气和水的顶部的散射的分子。在之间的暗层是保护性材料,允许通过一些氧(红),形成氧化层下方,它提供额外的保护。

    研究人员的插图礼貌。

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一种新的方式来防腐蚀薄原子片

该图显示了新的涂层材料的分子结构的边缘上视图。被涂覆在薄的层状材料在底部示出了紫色,和环境空气被示为氧气和水的顶部的散射的分子。在之间的暗层是保护性材料,允许通过一些氧(红),形成氧化层下方,它提供额外的保护。

超薄涂层可以保护2D材料免受腐蚀,使它们在光学和电子用途。


记者联系

卡尔·莉迪·让·巴蒂斯特
电子邮件: kjeanbap@mit.edu
电话:(617)253-1682
新闻报道

多种具有用于光学,电子或光电子应用前景的属性的二维物质都已通过以下事实当暴露于氧气和水蒸汽使它们快速降解阻碍。保护涂层开发迄今已被证明是昂贵的,有毒的,不能起飞。

现在,一队在MIT的研究人员和其他地方的已开发的超薄涂层是价格低廉,应用简单,并可以通过应用某些氨基酸被删除。

研究人员表示,新的涂层可以打开各种各样的这些“迷人的”二维材料的应用潜力。他们的研究结果本周将发表在杂志 PNAS在澳门银河网游app研究生苏聪一纸;教授菊理,敬岗,米尔恰·丁加和juejun胡; ,13人在澳门银河网游app和澳大利亚,中国,丹麦,日本,和英国。

二维材料,其形成薄板厚只是一个或几个原子的研究,是“一个非常活跃的领域,”里说。因为它们不寻常的电子和光学性质的,这些材料具有良好的应用前景,如高度敏感的光检测器。但许多人,包括黑磷和被称为过渡金属二硫属化物(TMDS)材料一整类,腐蚀当暴露于潮湿的空气或各种化学品。许多人在几个小时显著降低,排除其效用的现实世界的应用。

“这是一个关键问题”这类材料的发展,李说。 “如果你不能在空气中稳定它们,它们的加工性和有用性是有限的。”的原因之一硅已经成为电子设备,例如一个普遍存在的材料,他说,是因为它在暴露于自然形成二氧化硅在其表面上的保护层空气,从而防止表面的进一步退化。但是这与这些原子级薄的材料,其总厚度可以比二氧化硅保护层甚至更少更加困难。

曾有企图涂覆各种2D材料与保护屏障,但到目前为止,他们有很大的局限性。大多数涂料比2D材料本身要厚得多。大多数也很脆,容易产生裂纹穿过腐蚀液体或蒸气让,而且很多也是相当大的毒性,产生具有处理和处置问题。

新的涂层,基于家庭称为线性烷基胺化合物,提高了这些缺点,研究人员说。该材料可以在超薄层被施加,小至1纳米(一个十亿分之一米)厚,并且该材料的进一步加热应用愈合微小裂缝之后以形成连续的屏障。涂层不仅不透到各种液体和溶剂,而且显著块氧气的渗透。并且,它可以在以后如果需要的话通过某些有机酸除去。

“这是一种独特的方法”来保护薄片原子,李说,产生一个额外的层只是一个单一的分子厚,被称为单层,其提供显着耐用的保护。 “这给材料100更长的寿命的一个因素,”他说,一些从几个小时,这些材料的加工性能和可用性扩展到月。和涂层化合物是“很便宜,容易申请,”他补充道。

除了这些涂层的分子行为的理论模型,球队取得的新涂层保护TMD材料的薄片工作光电探测器,作为一个概念证明。涂层材料是疏水性的,这意味着它强烈地排斥水,否则这将扩散到所述涂层和所述涂层内溶解掉自然形成保护性氧化物层,从而导致快速腐蚀。

涂层的应用程序是一个非常简单的过程,苏解释。二维材料简单地放置在液体己胺浴,线性烷基胺的一种形式,它建立起约20分钟后,保护涂层,在常压下为130摄氏度的温度。然后,以产生平滑的,无裂纹的表面,所述材料被浸渍在同一己胺蒸气另一个20分钟。

“你只要把晶片到这种液体化学品,让它进行加热,”苏说。 “基本上,仅此而已。”涂层“是相当稳定的,但它可以通过某些非常具体的有机酸除去。”

使用这种涂料可以开拓新的研究领域上有前途的二维材料,包括TMDS和黑磷,但可能也硅烯,标准九分,和其他相关材料。因为黑磷是最脆弱和易于降解所有这些材料,这是用于其概念的初步证明什么的球队。

新的涂层可以提供解决的方法“的第一关使用这些迷人的二维材料,”苏说。 “实践上来说,你需要在加工过程中要处理的降解,然后才能使用这些对于任何应用程序,”现在这一步已经完成,他说。

该小组成员包括澳门银河网游app的部门核科学与工程,化学,材料科学与工程,电气工程和计算机科学,电子学研究实验室的研究人员,以及其他在澳大利亚国立大学,科学的中国学院的大学,奥胡斯大学丹麦,英国牛津大学,并在日本信州大学。这项工作是由美国资助的中心excitonics和能源前沿研究中心支持能源部和美国国家科学基金会,科学的中国学院,英国皇家学会,美国通过澳门银河网游app士兵纳米技术和东北大学军队研究办公室。


话题: 研究, 2-d, 核科学与工程, 材料科学与工程, DMSE, 纳米科学和纳米技术, 物理, Electrical Engineering & Computer Science (eecs), 电子研究实验室, 能源部(doe), 国家科学基金会(nsf), 工程学院, 科学学院

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