2D-Materialien und Kapillaren aus van der Waals-Heterostrukturen
Wenn 2D-Kristalle in einem vertikalen Stapel kombiniert werden, entsteht eine Fülle von spannenden Möglichkeiten. Solche Heterostrukturen, die von den gleichen van der Waals-Kräften zusammengehalten werden, die geschichtete Materialien zusammenhalten, bieten eine größere Anzahl von Kombinationen als alle herkömmlichen Wachstumsverfahren. Noch wichtiger ist, dass die erweiterte Palette von Funktionalitäten solcher Heterostrukturen ein breites Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten ergibt. Bisher werden Graphen-Transistoren mit der höchsten Mobilität durch das Einkapseln von Graphen mit hexagonalem Bornitrid erzielt. Das EU-geförderte Projekt 2D-HETEROSTRUCTURES (Graphene heterostructures by self-assembly: Top-down meets bottom-up) konzentrierte sich auf das Problem der Vermischung und Zuordnung von Kristallen mit unterschiedlichen Eigenschaften. Die Forscher entwickelten die am weitesten verbreitete Technik zur Erstellung von 2D-Heterostrukturen einen Schritt weiter. Die Technik, bei der großflächige Graphenkristalle übertragen werden, wurde weiterentwickelt, um Kapillaren auf Basis von 2D-Heterostrukturen herzustellen. Die aus mehreren hundert parallelen Kanälen bestehenden Kapillaren wurden verwendet, um molekulare Transportphänomene zu untersuchen. Insbesondere betrachteten die Forscher den Wassertransport durch die Kanäle und deckten dabei Höhen von einer einzelnen Atomschicht bis hin zu vielen Dutzende Schichten ab. Die gefertigten Nanokapillaren erwiesen sich aufgrund der Hydrophobizität von Graphen-Wänden als ideal für die Untersuchung von Wassereinschluss. Außer den interessanten wissenschaftlichen Möglichkeiten eröffnet die Technik von 2D-HETEROSTRUCTURES spannende Perspektiven für die Skalierung von hergestellten Geräten aus dem Mikronmaßstab auf Größen für industrielle Zwecke. Darüber hinaus bietet sie die Möglichkeit, zwischen verschiedenen Materialien für die oberen und unteren Schichten der Kapillaren als Ersatz für Graphen zu wählen.
Schlüsselbegriffe
Van der Waals, Heterostrukturen, 2D-Kristalle, Graphen, 2D-HETEROSTRUCTURES
