2D-Werkstoff mit dualer Funktion

Multitaskingfähige Monoschichten könnten künftig die Grundlage für Geräte sein, die zwei Dinge gleichzeitig erledigen sollen. Durch ein naturgemäß entstehendes Dreiecksmuster in spezifischen Monoschichten können unterschiedliche Abschnitte eines Werkstoffes verschiedene Funktionen haben. Zu diesem Schluss kommen Wissenschaftler der Vanderbilt University in Kooperation mit Kollegen der Chinese Academy of Sciences.

Nach Physikprofessor Sokrates Pantelides eröffnen gemusterte Werkstoffe die Möglichkeit, zwei Funktionsweisen in einem einzigen Material zu haben – etwa eine chemische Reaktion zu katalysieren, während der Werkstoff gleichzeitig als Sensor für ein zweites Set von Molekülen dient. In der Elektrotechnik sind zweidimensionale Materialien aufgrund ihres breiten Anwendungspotentials ein großes Thema.

Prof. Pantelides und sein Team zeigen, dass Monoschichten, die aus zwei Chalkogeniden – das sind Verbindungen, die aus einem oder mehreren Chalkogen-Elementen gebildet werden – sich naturgemäß präzise zu alternierenden Dreiecken mit verschiedenen Abschnitten zusammenschließen. Weil jeder dieser Abschnitte unterschiedliche elektrische und chemische Eigenschaften hat, können sich somit auch zwei verschiedene Molekültypen an die jeweilige Oberfläche binden.

Diese unterschiedlichen Abschnitte ermöglichen letztendlich, dass zwei Funktionen gleichzeitig und unabhängig voneinander ausgeführt werden können. Grundlegend werden 2D-Werkstoffe für spezifische Anwendungen funktionalisiert. Die neue Studie erweitert das Fachgebiet der 2D-Materialien um einen wichtigen Schritt. Sie demonstriert einen Weg, 2D-Werkstoffe zu fabrizieren, die es erlauben, zwei Abschnitte des Materials unabhängig voneinander zu funktionalisieren. Dieser natürliche Prozess soll nun die Grundlage dafür sein, neue Materialien mit dualen Eigenschaften herzustellen und in der Folge auch zu verwenden.

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