Соль снижает реакционные температуры для создания новых материалов

Щепотка соли может упростить создание двумерных материалов. Исследователи из  Райсовского университета объяснили причину этого явления.

Борис Якобсон, профессор Райсовского университета, был «дежурным» авторитетом, когда группа лабораторий Сингапура, Тайваня, Китая и Японии использовала соль для получения «библиотеки» 2D-материалов, объединяющих переходные металлы и халькогены. Эти вещества могут привести к меньшим и более быстрым транзисторам, фотоэлектрическим устройствам, датчикам и катализаторам, сообщает phys.org, приводя мнение авторов.

Симуляция молекулярной динамики и точные энергетические вычисления показали, что соль снижает температуру, при которой некоторые элементы взаимодействуют в печи для химического осаждения из паровой среды (ХПО). Это упрощает формирование атомарных слоев, вроде графена, оставляя возможность для изменения состава и свойств структуры для определенных задач. Теперь команда исследователей выяснила механизм действия соли. Свои выводы она представила в Nature.

Группа, возглавляемая Чжэном Лю из Наньянского технологического университета, создала 47 металлических халькогенов, некоторые из которых содержали до 5 компонентов. Температура ХПО при этом варьировалась в пределах 600-850°С. Лю предложил молекулярную модель, показывающую, как соль способствует реагированию металлов и хальклогенов друг с другом.

«С теоретической точки зрения новшество заключается в том, что мы лучше понимаем, как добавление обычной соли снижает точку плавления и уменьшает энергетические барьеры на пути получения нужных структур», — сказал Якобсон.

Эффект наблюдался как с хлоридом натрия, так и с более экзотическими соединениями, вроде йодида калия.

«Соль снижает точку сублимации, когда твердое тело переходит в газ. Так в это состояние попадает больше молекул, помогая реакции в целом», — сказал Якобсон.

Авторы выяснили, что процесс не способствует формированию 2D-металлов напрямую, но помогает синтезу промежуточных оксихлоридов.