Ученые: лазером можно изменять форму и свойства двумерных материалов MXenes
Открытие, что двумерные материалы (2D), состоящие из слоя в несколько атомов (MXenes), при облучении их быстрыми световыми импульсами могут переключать структуру между плоской и нановолновой формой материала, сделали ученые из университета Констанца, входящие в группу профессора Питера Баума, 1 сентября сообщает пресс-служба университета.
Сверхбыстрая лазерная спектроскопия дает возможность наблюдать движение атомов в их естественных временных масштабах — в диапазоне фемтосекунд (10 в минус 15-й степени секунды). Электронный микроскоп дает возможность расматривать структуру атомов. Питер Баум, добавив в конструкцию своего нового электронного микроскопа возможности лазерной спектроскопии, получил инструмент, позволяющий изучать свойства материалов с высочайшим пространственным и временным разрешением.
Группа Баума совместно с учеными из Швейцарской высшей технической школы Цюриха, в процессе изучения свойств материалов MXenes (2D карбидов или нитридов переходных металлов), используя сверхбыструю электронную микроскопию с атомным пространственным разрешением, установила, что при облучении таких двумерных материалов быстрыми световыми импульсами энергия лазера передается атомной решетке Михаил Волков за 230 фемтосекунд.
При этом происходила перестройка структуры MXenes с плоской на волновую с периодом, более чем в 50 раз короче длины волны лазера. «Мы можем контролировать выравнивание нановолн с поляризацией лазера, что означает, что материал имеет оптическую память в наномасштабе. Кроме того, волнистый MXenes возвращается к своей плоской форме, когда новый лазерный луч попадает на материал», — рассказал об открытии один из руководителей проекта.
Такая возможность открывает перед MXenes перспективы использования в качестве материалов в активных плазмонных, химических и электрических устройствах. Кроме того, наноструктурирование в форме волн увеличивает отношение поверхности к объему материалов, что делает их более химически реактивными. Также усиливаются локальные электромагнитные поля, что улучшает взаимодействие со светом и позволяет использовать их в качестве сенсоров.
