2D-электрид превосходит по многим характеристикам графен

 

Электроны в таких соединениях находятся очень близко друг к другу и слабо связаны, благодаря чему образуют подобие электронного газа. Это даёт электродам характерные свойства – высокую электрическую мобильность и быстрый транспорт зарядов, делающие их весьма привлекательными для приложений электроники.

 

«Слоистые электриды имеют удивительный электронные свойства – например, проводимость намного лучше, чем у графена, – сообщил Скотт Уоррен (Scott C. Warren), адъюнкт-профессор прикладной физики и химии и автор публикации о 2D-электриде в  недавнем выпуске Journal of the American Chemical Society. – В кристаллической структуре слоистого электрида облако электронов размазано в плоскость толщиной два ангстрема между пластами атомов. Электроны могут проводить в этом плоском облаке минимально взаимодействуя с ближайшими атомами, что позволяет им двигаться очень быстро».

 

В своём исследовании учёные показали, что определяющие особенности электридов, в частности, электронный газ и его свойства, сохраняются при синтезе слоистого электрида – дикальций нитрида (Ca2N) – в двумерной, однослойной форме. Они также продемонстрировали, что в подходящей химической среде этот высокореактивный материал остаётся стабильным долгое время без потери его исключительных электронных свойств.

 

Исследователи разработали новый способ разделения многослойного электрида на индивидуальные слои. Из-за высокой химической реактивности и сильного электростатического слипания, метод «липкой ленты» с успехом использовавшийся для отслоения графена от графита, в данном случае не работает.

 

Авторы предложили метод жидкого отслоения: химическую реакцию, результатом которой является большое количество наноплоскостей, взвешенных в растворе. Перепробовав три десятка растворителей учёные нашли такой, в котором суспензия нанофрагментов Ca2N сохраняет стабильность не менее месяца.

 

Тесты показали, что 2D-электрид имеет высокую электропроводность, сравнимую с алюминием, высокую прозрачность (10-нанометровая плёнка пропускает 97% света) и самую большую площадь поверхности среди всех электридов, известных на сегодняшний день.

 

Потенциальные приложения включают прозрачные проводники, электроды батарей, эмиттеры электронов и катализаторы химического синтеза.