Väteperoxid är en vanlig kemikalie som används för att rengöra sår, bleka hår eller göra våra tänder vitare. Nu har forskare på Chalmers visat att väteperoxid även fungerar som en ”magisk” kemikalie för att skräddarsy egenskaperna hos ultratunna material. De nya resultaten banar väg för framtidens avancerade nano- och kvantteknik och publicerades nyligen i den ansedda tidskriften Nature Communications.

– Med hjälp av väteperoxid kan vi på ett enkelt och skalbart sätt designa materialets kanter ända ner på atomnivå. Vi kan därmed styra vilka egenskaper ett material ska ha. Processen är dessutom miljövänlig och kräver inga höga temperaturer, säger Battulga Munkhbat som är forskare på institutionen för fysik på Chalmers.

Material som är så tunna att de bara består av ett lager av atomer kallas för tvådimensionella (2D) material och de spelar en viktig roll i framtidens teknikutveckling. Det mest kända 2D-materialet är grafen som består av ett enda lager kolatomer. Grafen kan till exempel bidra till supersnabba och högkänsliga detektorer, böjbara elektronikprylar och multifunktionella material inom bil-, flyg- och förpackningsindustrin.  Arbetet med att göra verklighet av dessa möjligheter leds från Chalmers, inom ramen för Europas största forskningssatsning någonsin – Grafenflaggskeppet.

Vid sidan av grafen finns många andra lovande och spännande 2D-material. Forskargruppen som står bakom de nyligen publicerade resultaten arbetar med så kallade TMD-material. Det är en materialtyp som inte leder ström lika bra som grafen och kallas för halvledare. Materialen är intressanta för utvecklingen av nya lösningar inom kvantelektronik och nanoteknik.

– Vi nu kan kombinera kant- och 2D-fysik i ett och samma material på ett banbrytande sätt.
För att kunna använda materialen på ett optimalt sätt är det viktigt att kunna styra deras egenskaper. Eftersom de ultratunna materialens kanter – som bara har en enda dimension – har andra egenskaper än det övriga materialet ligger det en stor forskarutmaning i att kunna kontrollera dessa.

Den nya studien från Chalmers visar att det går att använda en ”magisk” kemikalie – alltså vanlig väteperoxid – för att skräddarsy perfekta kanter i 2D-material. Med hjälp av den nya metoden styr de kantegenskaperna – atom för atom – och kan till exempel bestämma om materialet molybdendisulfid ska vara magnetiskt eller inte.

– Det är väldigt fascinerande att vi nu kan kombinera kant- och 2D-fysik i ett och samma material på ett banbrytande sätt. Det här öppnar helt nya möjligheter för utvecklingen av 2D-material och deras framtida tillämpningar, säger forskningsledaren Timur Shegai som är biträdande professor vid institutionen för fysik på Chalmers.

För att göra den nya tekniken tillgänglig för forskningslaboratorier och högteknologiska företag har forskarna startat ett företag som erbjuder TMD-material med skräddarsydda kantegenskaper. Forskarna planerar också att vidareutveckla applikationer inom området.

Mer om den vetenskapliga artikeln:
Artikeln ”Transition metal dichalcogenide metamaterials with atomic precision” har nyligen publicerats i Nature Communications

Artikeln är skriven av Battulga Munkhbat, Andrew Yankovich, Denis Baranov, Ruggero Verre, Eva Olsson och Timur Shegai vid institutionen för fysik på Chalmers.

För mer information, kontakta:
Battulga Munkhbat, forskare, institutionen för fysik, Chalmers, 073 995 34 79, battulga@chalmers.se

Timur Shegai, biträdande professor, institutionen för fysik, Chalmers, 031 772 31 23, timurs@chalmers.se

Eva Olsson, professor, institutionen för fysik, Chalmers, 031 772 32 47, eva.olsson@chalmers.se

________________

Chalmers tekniska högskola i Göteborg forskar och utbildar inom teknik och naturvetenskap på hög internationell nivå. Universitetet har 3 100 anställda, 10 000 studenter och utbildar ingenjörer, arkitekter och sjöbefäl.

Med vetenskaplig excellens som grund utvecklar Chalmers kompetens och tekniska lösningar för en hållbar värld. Genom globalt engagemang och entreprenörsanda skapar vi innovationskraft, i nära samarbete med övriga samhället. EU:s största forskningsinitiativ – Graphene Flagship – leds av Chalmers, liksom bygget av en svensk kvantdator.

Chalmers grundades 1829 och har än idag samma motto: Avancez – framåt.

Joshua Worth
Presskommunikatör
031-772 6379
joshua.worth@chalmers.se