Neue 2D-Materialien bahnbrechend signalisieren Revolution in der Elektronikproduktion

Ein alter Traum, der von organischen Chemikern und Oberflächenwissenschaftlern geteilt wurde, entdeckte einen revolutionären neuen Weg zur Schaffung von 2D-Strukturen, der die Produktion von Elektronik revolutionieren könnte.

Nano Material
Nano Material Symbolbild

Neue Erkenntnisse eines Forscherteams in Italien und Kanada könnten einen revolutionären Moment in der 2D-Materialwissenschaft signalisieren, der zu großen Veränderungen in der Art und Weise führen könnte, wie Unternehmen moderne Elektronik herstellen, so eine kürzlich in Nature Materials veröffentlichte Studie .

Neue 2D-Materialwissenschaft am Horizont

Ziel der Studie war es, 2D-Materialien mit nur einer Atomlage Dicke zu entwickeln, mit zusätzlichen Funktionen, um diese Entwicklung auf die Materialwissenschaft auszudehnen, die auf die Entdeckung von Graphen im Jahr 2004 zurückgeht.

Die Studie stammt von 16 Autoren, die mit McGill, dem INRS, Lakehead, und dem Consiglio Nazionale delle Ricerche, Italiens nationalem Forschungsrat, in Verbindung stehen.

Die jüngste Studie öffnet die Tür für neue Entwicklungen, sowohl experimentelle als auch theoretische. Sobald das neue System in ein Gerät (wie Transistoren) integriert ist, können wir außergewöhnliche und beispiellose Niveaus der elektrischen Leistung sehen. Darüber hinaus werden diese Entwicklungen zukünftige Studien über ein breites Spektrum an 2D-konjugierten Polymeren mit unterschiedlichen Gittersymmetrien ermöglichen – was entscheidende Erkenntnisse über die Eigenschafts-gegen-Struktur-Dimension der neuen Systeme liefern wird.

Neue Materialwissenschaft aus komplementärer Expertise

Das italienische und kanadische Team zeigte die Synthese von konjugierten 2D-Polymeren im großen Maßstab und charakterisierte gründlich deren elektronische Eigenschaften. Ihr Erfolg beruhte auf der Zusammenführung von sich in einzigartiger Weise ergänzenden Kompetenzbereichen – organische Chemiker und Oberflächenwissenschaftler.

„Diese Arbeit stellt eine aufregende Entwicklung bei der Realisierung von funktionellen zweidimensionalen Materialien jenseits von Graphen dar“, sagte Mark Gallagher, Professor für Physik an der Lakehead University, reports phys.org. „Ich fand es besonders lohnend, an dieser Zusammenarbeit teilzunehmen, die es uns ermöglichte, unsere Fachkenntnisse in organischer Chemie, Physik der kondensierten Materie und Materialwissenschaft zu kombinieren, um unsere Ziele zu erreichen.

2D-Polymere könnten die Elektronikproduktion revolutionieren

Dmytro Perepichka, Professor und Inhaber des Lehrstuhls für Chemie an der McGill-Universität, bemerkte ebenfalls, dass diese Forschung schon seit langer Zeit läuft. „Strukturell rekonfigurierbare zweidimensionale konjugierte Polymere können den Anwendungen von zweidimensionalen Materialien in der Elektronik eine neue Breite verleihen“, sagte Perepichka.

„Wir haben vor mehr als 15 Jahren begonnen, von ihnen zu träumen“, fügte er hinzu. „Nur durch diese vierseitige Zusammenarbeit, im ganzen Land und zwischen den Kontinenten, ist dieser Traum Wirklichkeit geworden.

Ein Professor am Énergie Matériaux Télécommunications Research Centre des Institut National de la Recherche Scientifique (INRS) in Varennes namens Federico Rosei bemerkte auch die kollektive Begeisterung über die Ergebnisse dieser erfolgreichen und langfristigen Zusammenarbeit.

„Diese Ergebnisse liefern neue Einsichten in Mechanismen von Oberflächenreaktionen auf fundamentaler Ebene und führen gleichzeitig zu einem neuartigen Material mit herausragenden Eigenschaften, dessen Existenz bisher nur theoretisch vorhergesagt wurde“, fügte Rosei hinzu.

In dem Maße, in dem die Forscher beginnen, die große Bandbreite an fortschrittlicher Funktionalität zu erkennen, die mit 2D-Polymeren jenseits von Graphen möglich ist, sollten wir erwarten, dass weitere lang gehegte Träume von technologischen Revolutionen durch die gemeinsame Anstrengung einer zunehmend interdisziplinären Forschung in Erfüllung gehen. Es ist eine aufregende Zeit, am Leben zu sein.