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神奇材料 首次制造单独的二氧化碳纳米带

2019-04-18 11:31:22   来源:

UCL研究人员在世界上首次制造出结晶磷的微小,个性化和柔韧的带状物,它们可以彻底改变电子产品和快速充电电池技术。

自2014年分离二维磷烯(石墨烯的磷当量)以来,超过100个理论研究预测,通过生产这种材料的窄“带”,可以产生新的和令人兴奋的特性。这些属性对于许多行业都非常有价值。

在今天发表在“自然”杂志上的一项研究中,来自伦敦大学学院,布里斯托大学,弗吉尼亚联邦大学和洛桑联邦理工学院的研究人员描述了他们如何从黑磷和锂离子晶体中形成大量高质量的磷光带。

研究作者克里斯霍华德博士(伦敦大学学院物理与天文学)说:“这是第一次制造出单独的膦纳米带。已经预测到令人兴奋的特性,并且磷鎓纳米带可以起到转变作用的应用非常广泛。”

这些带形成的典型高度为一个原子层,宽度为4-50nm,长度可达75?m。这种纵横比可与跨越金门大桥两座塔楼的电缆相媲美。

“通过使用先进的成像方法,我们对色带进行了非常详细的描述,发现它们非常扁平,结晶且非常灵活。大多数只是单层原子厚,但是带由多于一层的磷光体形成我们已经发现了1-2-3-4层之间的无缝步骤,其中色带分裂。这在以前从未见过,每层都应具有不同的电子特性,“第一作者Mitch Watts(伦敦大学学院物理与天文学)解释说。

虽然纳米带由几种材料如石墨烯制成,但此处生产的磷芴纳米带具有更大的宽度,高度,长度和纵横比范围。此外,它们可以在液体中大规模生产,然后可以用于以低成本应用它们。

该团队表示,预测的应用领域包括电池,太阳能电池,将废热转化为电能的热电装置,光催化,纳米电子和量子计算。此外,还预测了包括新磁力,自旋密度波和拓扑状态在内的奇异效应的出现。

纳米带是通过在-50℃下将黑磷与溶解在液氨中的锂离子混合而形成的。在24小时后,除去氨并用有机溶剂代替,所述有机溶剂形成混合尺寸的纳米带溶液。

“我们试图制作磷光片,所以发现我们制作了丝带非常惊讶。对于纳米带具有良好定义的特性,它们的宽度必须沿着它们的整个长度均匀,我们发现这正是我们的丝带的情况,“霍华德博士说。

“在发现色带的同时,我们自己用于表征其形态的工具正在迅速发展。我们在布里斯托大学建造的高速原子力显微镜具有独特的功能,可以将色带的纳米级特征映射到它们上面。宏观长度,“共同作者Loren Picco博士(VCU物理学)解释说。

“我们还可以通过在大面积上成像数百条带来详细评估长度,宽度和厚度的产生范围。”

在继续研究纳米带的基本特性的同时,该团队还打算通过新的全球合作以及与整个伦敦大学学院的专家团队合作,探索它们在储能,电子传输和热电设备中的应用。

这项工作得到了工程与物理科学研究委员会和皇家工程院的资助。

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