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黑磷來了,石墨烯怕了嗎?

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摘要:黑磷來了,石墨烯怕了嗎?

導讀: 石墨烯作為一種奇跡材料,被譽為電子產品的未來。但現在它的一個“親戚”—黑磷,具備低成本的製造工藝,有望替代石墨烯,成為下一個新材料金礦。

石墨烯作為一種奇跡材料,被譽為電子產品的未來。但現在它的一個“親戚”—黑磷,具備低成本的製造工藝,有望替代石墨烯,成為下一個新材料金礦。

磷作為元素周期表中第十五號元素,其化合物通常具有化學發光性質,或者通過化學反應產生大部分無熱光。

黑磷,一直很難製備但在納米電子學領域具有應用前景,這與二維(單原子厚)神奇材料—石墨烯非常類似。同石墨烯一樣,黑磷在製備過程中也存在難以克服的困難,它有多層結構,為了得到所期望的二維片層,這些多層需要通過剝離工藝一層層分離開。

據國外媒體報道,都柏林三一學院的材料學家最近成功解決了這個問題。他們發現,通過將黑磷浸沒在溶液中,然後用聲波轟炸它,而不是通過層層剝離,可以達到同樣的效果,並且整個過程更容易、更便宜。結果:層狀結構鬆動分離,得到隻有幾個原子厚的黑磷片層。

迄今二維材料的奇異世界一直被石墨烯統治著,當石墨烯降低到一定厚度時,其導電性會達到一個極端的程度,強於凱夫拉(譽為地球上最強的材料),有望作為過濾器排從空氣中吸收氫燃料。

目前,僅石墨烯的應用就有超過7000項專利,大部分被科技巨頭蘋果和索尼占有。石墨烯可以說是新的矽,但並不是具有這種性質的唯一材料。

黑磷有帶隙,而石墨烯是所謂的零隙半導體。黑磷,作為可調半導體,在電子設備中或許有更多的應用:晶體管、傳感器、太陽能電池、開關、電池電極等。其中一些應用已經被測試,效果非常好。同石墨烯一樣,黑色的磷也不容易大量生產。

研究人員表示,雖然黑磷納米片已經通過液體剝離量產,此法仍然存在問題,主要是因為黑磷納米片不穩定,會與水或氧氣反應。必須通過有效途徑,液體環境穩定剝離納米片,防止氧化。N-環己基-2-吡咯烷酮經實驗證實,就是研究人員要找的溶液,N-環己基-2-吡咯烷酮已在電子製造領域廣泛應用。

黑色磷的確是黑色的,不像它的同素異形體能發光,但它對光線的分散效果確實非常好,甚至優於石墨烯。正因為如此,它非常適合應用於光電領域。全新的明星材料,正在綻放光芒。
 

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