Materiały 2D charakteryzują się płaską strukturą o grubości pojedynczego atomu i wykazują atrakcyjne właściwości, niewystępujące w materiałach o formach objętościowych.
Zasadniczo możemy wyróżnić dwie kategorie sposobów otrzymywania takich materiałów – poprzez eksfoliację struktur warstwowych lub syntezę na podłożu. Wszystkie dotychczasowe metody uzyskiwania materiałów 2D są bardzo wymagające technologicznie, a także w różnym stopniu obarczone są wysokimi kosztami, brakiem powtarzalności jakościowej i przeszkodami, stojącymi na drodze do produkcji w skali przemysłowej. Często wymagają też zastosowania toksycznych substancji chemicznych i zużywają duże ilości energii.
Naukowcy z Uniwersytetu Birmingham wykazali potencjał zastosowania wibracji o dużym natężeniu w ramach eksfoliacji grafenu i innych materiałów 2D, w tym heksagonalnego azotku boru, dwusiarczku molibdenu i dwusiarczku wolframu. Proces przebiega w temperaturze pokojowej i wymaga zanurzenia w cieczy roboczej, z tym że zamiast toksycznych rozpuszczalników użyto wody i kwasu taninowego.
Eksperymenty z eksfoliacją wibracyjną grafenu z nanostruktur grafitowych wykazały zachodzenie pierwszych stadiów wyodrębnienia arkuszy grafenu już po pięciu minutach. Odnotowano także większą wydajność niż w procesie sonikacji. Badania wyznaczają nowy kierunek nie tylko w zakresie wykorzystania wibracji na potrzeby otrzymywania materiałów 2D na szerszą skalę, lecz także w kontekście syntezy różnych materiałów w ramach mechanochemii.
birmingham.ac.uk
