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Layered functional materials - beyond 'graphene'

Descripción del proyecto

Diseño racional de materiales «más allá del grafeno» para dispositivos innovadores

El grafeno, una sola capa de átomos de carbono dispuestos en un entramado en forma de panal, se descubrió en 2004. El descubrimiento de este material milagroso le valió el Premio Nobel de Física en 2010. Desde entonces sólo se han descubierto otros cuatro miembros de la familia del grafeno, ninguno de los cuales tiene el estrecho ancho de banda del silicio comercial. El proyecto BEGMAT, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, desarrollará una estrategia integral para construir materiales «más allá del grafeno» de forma controlada, mediante química orgánica covalente a partir de precursores abundantes sin metales ni materias primas críticas. El proyecto dilucidará las relaciones estructura-propiedades y creará conocimientos esenciales que respalden el desarrollo de materiales funcionales estratificados y procesos para la fabricación de dispositivos.

Objetivo

There is an apparent lack of non-metallic 2D-matrials for the construction of electronic devices, as only five materials of the “graphene family” are known: graphene, hBN, BCN, fluorographene, and graphene oxide – none of them with a narrow bandgap close to commercially used silicon. This ERC-StG proposal, BEGMAT, outlines a strategy for design, synthesis, and application of layered, functional materials that will go beyond this exclusive club. These materials “beyond graphene” (BEG) will have to meet – like graphene – the following criteria:
(1) The BEG-materials will feature a transfer of crystalline order from the molecular (pm-range) to the macroscopic level (cm-range),
(2) individual, free-standing layers of BEG-materials can be addressed by mechanical or chemical exfoliation, and
(3) assemblies of different BEG-materials will be stacked as van der Waals heterostructures with unique properties.
In contrast to the existing “graphene family”,
(4) BEG-materials will be constructed in a controlled way by covalent organic chemistry in a bottom-up approach from abundant precursors free of metals and critical raw materials (CRMs).
Moreover – and unlike – many covalent organic frameworks (COFs),
(5) BEG-materials will be fully aromatic, donor-acceptor systems to ensure that electronic properties can be addressed on macroscopic scale.
The potential to make 2D materials “beyond graphene” is a great challenge to chemical bond formation and material design. In 2014 the applicant has demonstrated the feasibility of the concept to expand the “graphene family” with triazine-based graphitic carbon, a compound highlighted as an “emerging competitor for the miracle material” graphene. Now, the PI has the opportunity to build a full-scale research program on layered functional materials that offers unique insights into controlled, covalent linking-chemistry, and that addresses practicalities in device manufacture, and structure-properties relationships.

Régimen de financiación

ERC-STG - Starting Grant

Institución de acogida

HUMBOLDT-UNIVERSITAET ZU BERLIN
Aportación neta de la UEn
€ 1 198 977,50
Dirección
UNTER DEN LINDEN 6
10117 Berlin
Alemania

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Región
Berlin Berlin Berlin
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 1 198 977,50

Beneficiarios (2)