A Szingapúri Nemzeti Egyetem (NUS) kutatói előállították a világ első, mindössze egy atom vastagságú amorf szén-filmjét. Az amorf struktúra atomok közti távolsága nagy változatosságot mutat, ellentétben a kristályos szerkezetű anyagok meghatározott és stabil struktúrájával. Az amorf széngyűrűk öt, hat vagy nyolc atomos random módon kialakuló elrendezése a kötési hosszúságok és szögek széleskörű eloszlását eredményezi.

A kutatás, melyet Barbaros Özyilmaz, a NUS Anyagtudományi és Mérnöki Osztályának professzora vezetett, áttörést jelent az amorf anyagok előállításának történetében és új megoldásokat hozhat az elektronika területén.

“A monolayer amorph carbon (MAC, egyrétegű amorf szén) megfigyelésével most először sikerült kimutatni, hogy a teljes mértékben amorf anyagok stabilak lehetnek egyatomos rétegű elrendezésben is.

Az amorf anyagok nagy technológiai jelentősséggel bírnak, ennek ellenére meglepően keveset tudunk róluk pusztán tudományos szemszögből nézve. Ez az áttörés lehetőséget ad arra, hogy képet alkossunk az atomok elrendeződéséről a formátlan anyagokban, valamint kereskedelmi szempontból is értékes lehet az akkumulátorok, félvezetők, membránok és más alkalmazások területén. “ - mondta Özyilmaz professzor. 

Az amorf anyagok tanulmányozása eddig megosztotta a tudományos világot. A kutatók egyik csoportjának elképzelése szerint ezeknek az anyagoknak az atomjai teljes mértékben rendezetlenül, random módon alakuló szerkezetet alkotnak.

A másik csoport viszont azt gyanítja, hogy a rendezetlenség csak viszonylagos, a struktúra tartalmaz nano szintű, apró kristályszerkezeteket.

Az új MAC film szintetizálása pontot tett a vita végére, sikerült bizonyítani, hogy az utóbbi csoportnak van igaza. A kutatók a megfigyelések során felfedezték a nanométer méretű, torzított hatszögű széngyűrűket, de a közöttük jelenlevő rendezetlenséget, vagyis öt, hét, nyolc tagú gyűrűk jelenlétét is. A MAC előállításához szenet tartalmazó előkezelt, úgynevezett pre-cursor gázt alakítanak párává lézerek segítségével, majd ez a rendkívül reaktív, energetikus pára valamilyen hordozóval (szubsztrátum) kapcsolatba lépve azonnal MAC hártyát alkot. Annak ellenére, hogy rendezetlen szerkezettel rendelkezik, a MAC-nak van néhány hihetetlen, eddig nem tapasztalt tulajdonsága. Dr. Toh Chee Tat, aki a kutatás publikációjának egyik fő szerzője, elmondta:

“Az új anyaggal kapcsolatos egyik leglenyűgözőbb felfedezés, hogy olyan jellemzőkkel rendelkezik, melyet eddig nem tapasztaltunk a hagyományos egyrétegű anyagoknál.”

Egyike a különös tulajdonságoknak a film deformálhatósága, vagyis lehetséges kinyújtani, majd ezt a pozíciót meg is tudja őrizni. Nem ismert egy olyan egyrétegű anyag sem, mely képes lenne erre a szignifikáns formálhatóságra, ez pedig új felhasználási területeket nyithat meg az ipari alkalmazásban.

Az eddig ismert nanométer vastagságú kristályos anyagok könnyedén elszakadtak a nyújtás során, így kevésbé voltak alkalmasak az elektronikai berendezésekhez gyártott eszközök alapanyagának. A MAC-t akár lyukasztani is lehet, vagy eltépni, még ezekben az esetekben is megtartja jellemzőit. A szubsztrátumok szintén széles körből választhatóak, a réztől a rozsdamentes acélig.

“Minden, amit eddig az atomvastagságú kristályokról tudtunk, érvényét veszti az új anyag esetében.

Ez egy teljesen új felfedezés, melyet még csak most kezdünk feltérképezni.“ - mondta Dr. Toh. “ A MAC sokkal strapabíróbb és olcsóbb, mint a hagyományos kristályszerkezetű filmek. A lézeres depozíciós technika, mellyel az anyagot alkotjuk, sűrűn alkalmazott módszer az iparban. Így lehetőség nyílik nagy területű, hibamentes, egyrétegű anyagok előállítására, bármilyen szubsztrátum felhasználásával.“ Ezek a tulajdonságok a MAC-t potenciálisan olcsón előállítható eszközzé avatják, melyre az iparnak nagy szüksége lehet, és akár a grafén alternatívájá is válhat a jövőben, az ultravékony filmek, rézkapcsolók, hajlítható kijelzők, akkumulátorok és más elektronikai berendezések területén. “Az egyrétegű amorf filmünk nem csak eléri a legvégső vékonysági határt, hanem mindeközben megtartja az alap jellemzőit és megbízhatóságát is.” - mondja Özyilmaz.

(Forrás: Techexplorist)