Ultrasnabba material
Med hjälp av magiska vinklar och unika energitillstånd går det att designa skräddarsydda atomtunna material som kan användas i framtidens elektronik. Det är forskare vid Chalmers och Regensburg i Tyskland som öppnat dörren till ett helt nytt forskningsområde nära besläktat med grafen.
En forskare vill bygga en energieffektiv och supertunn solcell. Det finns ett material som leder ström och ett annat material som tar upp ljus. Utmaningen är att använda båda materialen för att få de önskade egenskaperna. Men resultatet blir inte så slimmat som forskaren vill ha det.
Forskaren tänker om och lösningen blir att använda atomtunna lager av respektive material som läggs ovanpå varandra. Det ena lagret vrids mot det andra en viss grad och plötsligt uppstår ett nytt mönster. På så sätt byggs det ultrasnabbt upp särskilda energitillstånd, så kallade interlager-excitoner, som förenar de båda lagrens egenskaper. Forskaren har komponerat ett atomtunt önskematerial.
– Dessa heterostrukturer har en oerhörd potential, eftersom vi kan skräddarsy material på beställning. Tekniken skulle i framtiden kunna användas i solceller, flexibel elektronik, fotodetektorer, och till och med i kvantdatorer, säger Ermin Malic, professor vid institutionen på fysik på Chalmers.
Ultrasnabba heterostrukturer
Tekniken skulle i framtiden kunna användas i solceller, flexibel elektronik, fotodetektorer, och till och med i kvantdatorer.
Ermin Malic, professor vid institutionen på fysik på Chalmers
I samarbete med tyska forskarkollegor kring Rupert Huber på Regensburgs universitet har Ermin Malix lyckats sprida nytt ljus över ett område som fortfarande är relativt outforskat: hur atomtunna material kan staplas som legobitar för att skapa nya så kallade heterostrukturer med ultrasnabba relationer.
– Det här är början på ett nytt forskningsområde som är lika fascinerande som intressant för både akademi och industri, säger Ermin Malic, som även leder Chalmers Grafencentrum, som samlar forskning, utbildning och innovation kring grafen, andra atomtunna material och heterostrukturer under ett gemensamt paraply.
2D-material
Denna typ av lovande material består egentligen bara av en atomtunn yta. Därför kallas de för tvådimensionella, 2D, material. Med sina anmärkningsvärda egenskaper anses de ha stora möjligheter inom olika teknikområden. Materialet grafen är det mest kända exemplet.
Grafen består av ett enda lager kolatomer och håller på att göra entré inom industrin. Grafen kan till exempel bidra till supersnabba och högkänsliga detektorer, böjbara elektronikprylar och multifunktionella material inom bil-, flyg- och förpackningsindustrin.
Utveckling av Grafencentrum
Men grafen är bara ett av väldigt många 2D-material som kan komma till stor nytta i vårt samhälle. Just nu talas det mycket om heterostrukturer som består av grafen och andra 2D-material.
Grafencentrum på Chalmers satsar nu på ny infrastruktur för att kunna vidga forskningsområdet till att även inkludera andra 2D-material och heterostrukturer.
Källa: Chalmers tekniska högskola
Läs mer om ämnet:
