Nya supertunna materialet har en fördel gentemot grafen

2021-06-16 07:00  

Under extremt tryck har forskare fått fram en tvådimensionell struktur av beryllium- och kväveatomer. Det nya materialet har likheter med supermaterialet grafen – men med en viktig skillnad.

Bakom upptäckten av 2d-materialet står Linköpings universitet i samarbete med forskare från Nederländerna, Tyskland, Frankrike och USA.

De har använt högt tryck för att syntetisera nya material – och resultatet är beryllonitren.

– Till parametrarna kemisk sammansättning och temperatur kan vi även applicera ett högt tryck på ett väldigt kontrollerat sätt. Och kombinationen av teoretiska studier och högtrycksexperiment öppnar nya sätt för att upptäcka material. Beryllonitren kan användas vid normalt tryck, så det här utgör en helt ny riktning för forskningen, säger Igor Abrikosov, professor i teoretisk fysik på Institutionen för fysik, kemi och biologi vid Linköpings universitet till Ny Teknik.

Elektronerna rör sig nära ljuset hastighet i 2d-materialet

Det nya materialet består av berylliumatomer som vardera knyter till sig fyra kväveatomer. De har arrangerats i en tvådimensionell struktur – och bildar ett asymmetriskt hexagonalt mönster där elektronerna rör sig nära ljusets hastighet.

Läs mer: Deras ”gröna” grafen löser supermaterialets problem

Professorn konstaterar att materialet just har blivit upptäckt och att det därför är svårt att ge besked om den exakta potentialen, men han tror det kan användas för alla tillämpningsområden som i dag är kända för grafen.

– Det har väldigt många gemensamma drag med grafen, och jag tror att nästan alla tillämpningar för grafen också kan göras med beryllonitren. Och på grund av det unika i att materialet har en hög grad av anisotropi (att materialet har olika fysikaliska egenskaper i olika riktningar) så förutsätter jag att det kommer att finnas andra intressanta tillämpningsområden, säger han. 

Läs mer: Vad hände med det hajpade materialet?

Det finns många tänkbara områden inom elektronik – och eftersom materialet har en väldigt hög andel kväve så skulle en liknande struktur i framtiden kunna driva rymdraketer.

– Det finns stort intresse för material med hög energitäthet. Beryllonitren skulle exempelvis kunna användas för att ta fram väldigt effektiva bränslen – som fasta bränslen för en rymdraket. För du får väldigt mycket energi med en väldigt låg vikt, säger Igor Abrikosov.

Beryllonitren har en fördel gentemot grafen

Han tycker dock att den mest intressanta aspekten är möjligheten att beryllonitren skulle kunna utgöra ett komplement till stora partikelacceleratorer, där små experiment kan ge stora avslöjanden om hur universum fungerar. För en mycket högre grad av anisotropi ger beryllonitren en ”edge” mot det Nobelprisade grafenet.

– Våra elektroner rör sig också nära ljusets hastighet, men med olika hastighet och i olika riktning. Det ger oss potentiellt möjligheten för att simulera egenskaperna hos en evighet av de universum som vi är kapabla att visualisera – detta på ett sätt som inte ens en stor partikelaccelerator kan göra, säger Igor Abrikosov.

Arbetet med den vetenskapliga visualiseringen av materialet har letts av Ingrid Hotz, professor vid Institutionen för teknik och naturvetenskap vid Linköpings universitet. Upptäckten är publicerad i Physical Review Letters.

Ytterligare ett 2d-material har presenterats

Simultant med publiceringen om beryllonitren har Rice University presenterat vad de hävdar är det starkaste tvådimensionella materialet hittills.

Det kallas hexagonal bornitrid (h-BN), och brottstyrkan sägs sakna motstycke. Även om atomstrukturen är väldigt lik grafen så ska hexagonal bornitrid tåla omkring tio gånger så stor belastning. Forskarnas arbete är publicerat i Nature.

John Edgren

Mer om: Grafen

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt