Kínai kutatóknak sikerült előállítaniuk egy mindössze egy atomi réteg vastagságú fémet – ez az A4-es papír egymilliomod része. A kutatást a Kínai Tudományos Akadémia Fizikai Intézete vezette, és az áttörés új szintre emelte a kétdimenziós fémes anyagok fejlesztését.
A tanulmány szerzői szerint ez a fejlesztés új távlatokat nyit az új generációs elektronika, a kvantumszámítógépek és a csúcshatékony katalízis területén. A kétdimenziós anyagok – vagyis azok az anyagok, amelyek csupán egy vagy néhány atomi rétegből állnak – régóta kulcsfontosságú szereplők a rugalmas kijelzők, ultragyors tranzisztorok és kvantumeszközök fejlesztésében.
A kutatók szerint eddig minden 2D anyag réteges kristályokból származott, amelyek könnyen „leválaszthatók”, mint a tortarétegek. Viszont az anyagok 97,5 százaléka – köztük a legtöbb fém – háromdimenziós, szorosan kötött szerkezetű, így nem lehet őket ilyen módon rétegezni. Ezek inkább „összenyomott kekszekhez” hasonlítanak.
A kínai csapat azonban olyan fémek, mint a bizmut és az ón megolvasztásával, és egy molyb-dén-diszulfid (MoS₂) nevű atomosan sík felületet használva „ütőként”, képes volt egyetlen négyzetcentiméteres síkban pontosan kialakítani a fémrétegeket. Az így létrejött fémes filmek vastagsága 6,3 és 9,2 angström között volt. A kutatók érzékletes példával éltek: ha így kilapítanánk egy 3 méteres fémtömböt, az befedné egész Peking városát.
A fémek atomléptékű vékonysága és kiváló elektromos vezetőképessége lehetővé teszi például átlátszó, rugalmas elektródák gyártását, amelyek tartósabb, vékonyabb, hajlítható képernyőkhöz használhatók.
A katalízis területén ezek az anyagok akár több tucatszorosára is növelhetik a kémiai reakciók hatékonyságát. Elektronikai alkalmazásban pedig ezerszer kisebb csipek készíthetők belőlük, az energiafogyasztás akár 1 százalékára csökkentésével.
A kutatócsoport – amelyet Vang Ce, Tang Csün és Li Hung-vej vezet – jelenleg olyan kétdimenziós fémötvözetek előállításán dolgozik, amelyek stratégiai jelentőségű ágazatok, például a 6G kommunikáció és a kvantumszámítástechnika számára szolgáltathatnak alapanyagot.
Ez a fejlesztés nemcsak anyagtudományi bravúr, hanem stratégiai jelentőségű lépés is, amellyel Kína tovább erősítheti globális pozícióját a jövő technológiáinak versenyében.
