"Wunderhülle" schützt 2D-Materialien effektiv

So sieht der atomare Aufbau der Schutzschicht aus (Grafik: mit.edu)

Cambridge (pte004/08.10.2019/06:15) - Forscher am Massachusetts Institute oft Technology http://mit.edu haben 2D-Materialien mit einem Werkstoff aus der großen Gruppe der Alkylamine beschichtet und diese so umfassend gegen externe Einwirkungen geschützt. Die Haut ist lediglich einen Nanometer stark, damit allerdings vielfach dicker als die 2D-Materialien selbst.

Es entsteht eine zusammenhängende makellose Schutzschicht. Sie ist nicht nur undurchlässig für zahlreiche Flüssigkeiten und Lösungen, sondern auch für Sauerstoff, der gegenüber manchen Materialien äußerst aggressiv ist. Wenn es nötig ist, kann die Schicht mit bestimmten organischen Lösungsmitteln wieder entfernt werden.

Lebensdauer steigt um Faktor 100

"Diese Beschichtung verlängert die Lebensdauer des Materials um das Hundertfache", schwärmt Ju Li, der zum vielköpfigen internationalen Entwickler-Team gehört. "Außerdem ist die Schutzschicht billig und leicht aufzutragen." Das geschieht in einem 130 Grad Celsius warmem Bad aus Hexylamin. Nach 20 Minuten ist die Schutzschicht fertig ausgebildet. Anschließend wird das Bauteil noch 20 Minuten von Hexylamin-Dampf umspült, um eventuell vorhandene Fehlstellen auszuheilen, durch die zerstörerische Luft eindringen könnte.

Zu den 2D-Materialien, die besonders anfällig sind, gehören Schwarzer Phosphor und ein Werkstoff namens Übergangsmetall-Dichalkogenide-Monoschicht, ein Halbleiter. Aus diesem vielversprechenden Material baute das Team um Li einen extrem empfindlichen Fotodetektor, also einen Sensor, der auf Licht reagiert. Das neue Beschichtungsverfahren eröffnet den Experten nach den Weg hin zur "Nutzung der faszinierenden 2D-Materialien", sagt Cong Su, ein Doktorand, der federführend im Team mitgearbeitet hat.

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