| 0 |
|
Вертикальные стопки различных двумерных (2D) кристаллов, таких как графен, нитрид бора и т. д., удерживаемые вместе слабыми ван-дер-ваальсовыми силами, обычно называются «ван-дер-ваальсовыми гетероструктурами». Такие сложные многослойные структуры могут использоваться в качестве универсальной платформы для исследования различных явлений в наномасштабе. В частности, механическое наложение двумерных кристаллов создает двумерные периодические потенциалы, которые придают системам нетрадиционные физико-химические свойства.
Группа европейских исследователей применила надмолекулярный подход для формирования самоорганизованных органических молекулярных решеток с контролируемой геометрией и атомной точностью поверх графена, индуцирующих одномерные периодические потенциалы в получающихся органо-неорганических гибридных гетероструктурах. С этой целью молекулярные строительные блоки были тщательно разработаны и синтезированы. Они снабжены длинным алифатическим хвостом, направляющим самосборку и периодичность потенциала, и фотореактивной группой диазиринов, дипольный момент которых модулирует поверхностный потенциал лежащего в основе графенового листа. При облучении ультрафиолетовым светом перед осаждением на графене диазириновая часть расщепляется и образуются реакционноспособные карбеновые молекулы. Последние склонны к взаимодействию с молекулами растворителя, что приводит к появлению смеси новых соединений с различными функциональными возможностями.
Для характеристики наномасштабного расположения надмолекулярных решеток, сформированных на графитовых и графеновых поверхностях, которые определяют периодичность и геометрию индуцированных потенциалов, был использован сканирующий туннельный микроскоп. Затем была проведена электрическая характеристика на устройствах полевого воздействия на основе графена для оценки влияния различных самоорганизованных органических слоев на электрические характеристики 2D-материала. Вычислительное моделирование позволило разгадать взаимодействия молекулярной сборки с графеном. Теоретический анализ далее подтвердил, что происхождение легирующих эффектов можно полностью объяснить ориентацией электрических диполей в головных группах. Наконец, из надмолекулярной решетки, полученной после УФ-облучения молекулярного строительного блока в другом растворителе, может быть получен периодический потенциал с той же геометрией, но с другой интенсивностью.
Таким образом, исследователям удалось продемонстрировать, что органические надмолекулярные решетки подходят для создания контролируемых 1D-периодических потенциалов на поверхности графена. Интересно, что периодичность, амплитуда и знак индуцированных потенциалов могут быть предварительно запрограммированы и скорректированы с помощью тщательного молекулярного проектирования. Этот надмолекулярный подход снизу вверх может быть расширен и применен к другим неорганическим 2D-материалам, таким как дихалкогениды переходных металлов, прокладывая путь к более сложным многослойным ван-дер-ваальсовым гетероструктурам. Эти результаты имеют большое значение для реализации органо-неорганических гибридных материалов с контролируемыми структурными и электронными свойствами с беспрецедентными электрическими, магнитными, пьезоэлектрическими и оптическими свойствами.
Рассчитанный дифференциальный электрический потенциал, индуцированный надмолекулярной решеткой MBB-2 на графене. Для ясности наложена надмолекулярная решетка. Электрический потенциал периодически модулируется с отрицательными значениями в области ниже молекулярной головной группы. Атомы углерода показаны серым, водород – белым, азот – красным, фтор – светло-голубым и хлор – зеленым
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
| 0 |
|
