مواد دو بعدی

مواد دو بعدی ( 2D ) ، که گاهی اوقات به عنوان مواد تک لایه مورد اشاره قرار می گیرد، موادی کریستالی متشکل از یک لایه از اتم می باشند. این مواد در زمینه هایی مانند فتوولتائیک ، نیمه هادی ها ، الکترودها و تصفیه آب کاربرد دارند .
مواد دوبعدی را می توان به طور کلی به عنوان یک آلوتروپ دوبعدی از عناصر یا ترکیبات مختلف ( متشکل از دو یا چند بخش شامل پیوند کووالانسی ) طبقه بندی کرد. [ ۱] مواد دوبعدی در قالب عنصر به طور کلی پسوند ene - را در نام خود دارند در حالی که در قالب ترکیب دارای پسوندهای ane - یا - ide هستند. ترکیبهای لایه های مواد دوبعدی مختلف معمولاً به نام heteroststructions van der Waals نامیده می شوند.
اختلاط مناسب لایه های کاربردی دوبعدی با سیستم های سه بعدی همچنان یک چالش مهم است ، که عملکرد دستگاه و طراحی چرخه را محدود می کند. [ ۲]
انتظار می رود که حدود 700 ماده دوبعدی پایدار وجود داشته باشد ، اگرچه بسیاری از آنها هنوز ساخته نشده اند. [ ۳] [ ۴] پیش بینی می شود بازار جهانی مواد دوبعدی تا سال 2025 به 390 میلیون دلار آمریکا برسد ، که بیشتر مربوط به گرافن های نیمه هادی ، الکترونیک ، انرژی باتری و بازار مواد کامپوزیت خواهد بود. [ ۵] [ ۶]
گرافن آلوتروپی کریستالی از کربن در قالب یک ورق با ضخامت یک اتم و تقریباً شفاف ( به نور مرئی ) می باشد که صدها برابر بیشتر از فولاد استحکام دارد . [ ۷] همچنین دارای بالاترین رسانایی حرارتی و الکتریکی شناخته شده است که چگالی های فعلی 1000000 برابر مس را نشان می دهد . [ ۸] اولین بار در سال 2004 تولید شد. [ ۹]
آندره گیم و کنستانتین نوووسلوف "به دلیل آزمایش های نوآورانه در زمینه ماده دو بعدی گرافن" موفق به کسب جایزه نوبل فیزیک 2010 شدند . آنها در ابتدا گرافن را با برداشتن تکه هایی از آن از توده ای از گرافیت با نوار چسب و سپس انتقال آنها به ویفری سیلیکونی تولید کردند. [ ۱۰]
گرافین یکی دیگر از آلوتروپ های 2 بعدی کربن است که ساختاری شبیه به گرافن دارد . گرافین می تواند به عنوان یک شبکه از حلقه های بنزن که توسط پیوندهای استیلن متصل شده اند ، در نظر گرفته شود. بسته به گروه های استیلن ، گرافین را می توان یک هیبریداسیون مخلوط ، sp n، دانست،
جایی که n بین 1 و2 است ، [ ۱۱] [ ۱۲] و در برابر گرافن ( خالصsp 2 ) و الماس ( خالص sp 3 ) است.