एकल-परत सामग्री

सामग्री विज्ञान में, एकल-परत सामग्री या 2D सामग्री शब्द क्रिस्टलीय ठोस पदार्थों को संदर्भित करता है जिसमें परमाणुओं की एक परत होती है। ये सामग्रियां कुछ अनुप्रयोगों के लिए आशाजनक हैं लेकिन अनुसंधान का फोकस बनी हुई हैं। एकल तत्वों से प्राप्त एकल-परत सामग्री आम तौर पर उनके नाम में -ene प्रत्यय लगाती है, उदा। ग्राफीन। सिंगल-लेयर सामग्री जो दो या दो से अधिक तत्वों के यौगिक हैं, में -एने या -आइड प्रत्यय हैं। 2डी सामग्री को आम तौर पर विभिन्न तत्वों के 2डी आवंटियों या यौगिकों (दो या अधिक सहसंयोजक बंधन तत्वों से मिलकर) के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है।

यह भविष्यवाणी की जाती है कि सैकड़ों स्थिर सिंगल-लेयर सामग्री हैं। इन और कई अन्य संभावित संश्लेषण योग्य सिंगल-लेयर सामग्रियों की परमाणु संरचना और परिकलित बुनियादी गुण, कम्प्यूटेशनल डेटाबेस में पाए जा सकते हैं। मुख्य रूप से दो दृष्टिकोणों का उपयोग करके 2डी सामग्री का उत्पादन किया जा सकता है: टॉप-डाउन एक्सफोलिएशन और बॉटम-अप सिंथेसिस। एक्सफोलिएशन विधियों में सोनिकेशन, मैकेनिकल, हाइड्रोथर्मल, इलेक्ट्रोकेमिकल, लेजर-असिस्टेड और माइक्रोवेव-असिस्टेड एक्सफोलिएशन शामिल हैं।

सी: ग्राफीन और ग्राफीन
ग्राफीन

ग्राफीन लगभग पारदर्शी (दिखाई देने वाली रोशनी के लिए) एक परमाणु मोटी शीट के रूप में कार्बन का एक क्रिस्टलीय आवंटन है। वजन के हिसाब से यह ज्यादातर इस्पात ्स से सैकड़ों गुना ज्यादा मजबूत है। इसमें उच्चतम ज्ञात तापीय और विद्युत चालकता है, जो तांबे की तुलना में 1,000,000 गुना वर्तमान घनत्व प्रदर्शित करता है। इसे पहली बार 2004 में बनाया गया था। अन्य गीम और कॉन्स्टेंटिन नोवोसेलोव ने दो आयामी सामग्री ग्राफीन के बारे में ग्राउंडब्रेकिंग प्रयोगों के लिए भौतिकी में 2010 का नोबेल पुरस्कार जीता। उन्होंने पहले चिपकने वाली टेप के साथ बल्क ग्रेफाइट से ग्राफीन के गुच्छे उठाकर और फिर उन्हें एक सिलिकॉन वेफर पर स्थानांतरित करके इसका उत्पादन किया। ग्राफीन एक अन्य 2-आयामी कार्बन अलॉट्रोप है जिसकी संरचना ग्राफीन के समान है। इसे एसिटिलीन बॉन्ड से जुड़े बेंजीन के छल्ले की जाली के रूप में देखा जा सकता है। एसिटिलीन समूहों की सामग्री के आधार पर, ग्राफीन को मिश्रित कक्षीय संकरण, सपा माना जा सकता हैn, जहां 1 < n < 2, ग्राफीन की तुलना में (शुद्ध सपा2) और हीरा (शुद्ध sp3).
 * ग्राफीन

फोनन बिखरना और एब इनिटियो | एब-इनिटियो परिमित तापमान, क्वांटम मैकेनिकल आणविक गतिकी सिमुलेशन का उपयोग करते हुए प्रथम-सिद्धांत की गणना ने ग्राफीन और इसके बोरॉन नाइट्राइड एनालॉग्स को स्थिर दिखाया। 1960 से पहले ग्राफीन के अस्तित्व का अनुमान लगाया गया था। इसे अभी तक संश्लेषित नहीं किया गया है। हालांकि, ग्राफडीयन (Diacetylene समूहों के साथ ग्राफीन) को कॉपर सबस्ट्रेट्स पर संश्लेषित किया गया था। हाल ही में, दिशा-निर्भर डायराक शंकु की क्षमता के कारण इसे ग्राफीन के लिए एक प्रतियोगी होने का दावा किया गया है। <रेफरी नाम = गोपालकृष्णन 43-50>

बी: बोरोफेन
बोरोफेन बोरॉन का एक क्रिस्टलीय परमाणु मोनोलेयर है और इसे बोरॉन शीट के रूप में भी जाना जाता है। पहली बार 1990 के दशक के मध्य में फ्रीस्टैंडिंग राज्य में सिद्धांत द्वारा भविष्यवाणी की गई थी, और फिर झांग एट अल द्वारा सबस्ट्रेट्स पर अलग-अलग मोनोआटोमिक परतों के रूप में प्रदर्शित किया गया। 2015 में विभिन्न बोरोफिन संरचनाओं की प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि की गई थी।

जीई: जर्मनिन
जर्मेने एक हिरन के छत्ते की संरचना के साथ जर्मेनियम का द्वि-आयामी आवंटन है। प्रयोगात्मक रूप से संश्लेषित जर्मेनिन एक मधुकोश संरचना प्रदर्शित करता है। इस मधुकोश संरचना में दो षट्भुज उप-जाल होते हैं जो लंबवत रूप से एक दूसरे से 0.2 ए द्वारा विस्थापित होते हैं। <रेफरी नाम = ली 4178-4182>

हां: सिलिसीन
सिलिसीन सिलिकॉन का एक द्वि-आयामी आबंटन है, जिसमें ग्राफीन के समान हेक्सागोनल मधुकोश संरचना होती है।  इसकी वृद्धि द्वि-आयामी परत के नीचे एक व्यापक Si/Ag(111) सतह मिश्र धातु द्वारा मचान है।

एसएन: स्टेनिन
स्टैनेन एक अनुमानित टोपोलॉजिकल इन्सुलेटर  है जो कमरे के तापमान के सुपरकंडक्टर के पास अपने किनारों पर अपव्यय रहित धाराओं को प्रदर्शित कर सकता है। यह एक परत में व्यवस्थित  विश्वास करना  के परमाणुओं से बना है, जो ग्राफीन के समान है। इसकी बंधी हुई संरचना NO जैसे सामान्य वायु प्रदूषकों के खिलाफ उच्च प्रतिक्रियाशीलता की ओर ले जाती हैx और सहx और यह उन्हें कम तापमान पर फँसाने और अलग करने में सक्षम है। कम ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन विवर्तन का उपयोग करते हुए स्टेनिन की संरचना निर्धारण ने घन (111) सतह पर अल्ट्रा-फ्लैट स्टेनिन दिखाया है।

पीबी: साहुल
प्लंबिन लेड का एक द्वि-आयामी अलॉट्रोप है, जिसमें ग्राफीन के समान हेक्सागोनल मधुकोश संरचना होती है।

पी: फॉस्फोरिन
भास्वर? फास्फोरस का 2-आयामी, क्रिस्टलीय आवंटन है। इसकी मोनो-परमाणु हेक्सागोनल संरचना इसे वैचारिक रूप से ग्राफीन के समान बनाती है। हालाँकि, फॉस्फोरिन में काफी भिन्न इलेक्ट्रॉनिक गुण होते हैं; विशेष रूप से इसमें उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता प्रदर्शित करते समय एक नॉनजीरो बैंड गैप होता है। यह संपत्ति संभावित रूप से इसे ग्राफीन की तुलना में बेहतर अर्धचालक बनाती है। फॉस्फोरिन के संश्लेषण में मुख्य रूप से माइक्रोमैकेनिकल क्लीवेज या तरल चरण एक्सफोलिएशन विधियाँ होती हैं। पूर्व में कम उपज होती है जबकि बाद में सॉल्वेंट में मुक्त खड़े नैनोशीट का उत्पादन होता है न कि ठोस समर्थन पर। रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) जैसे नीचे-ऊपर के दृष्टिकोण इसकी उच्च प्रतिक्रियाशीलता के कारण अभी भी खाली हैं। इसलिए, वर्तमान परिदृश्य में, फॉस्फोरिन की पतली फिल्मों के बड़े क्षेत्र के निर्माण के लिए सबसे प्रभावी विधि में वेट असेंबली तकनीकें शामिल हैं जैसे Langmuir-Blodgett film| Langmuir-Blodgett में असेंबली शामिल है जिसके बाद ठोस समर्थन पर नैनोशीट्स का निक्षेपण होता है।

एसबी: एंटीमोनिन
एंटिमोनिन सुरमा का एक द्वि-आयामी आबंटन है, जिसके परमाणु एक हिरन के छत्ते की जाली में व्यवस्थित होते हैं। सैद्धांतिक गणना ने भविष्यवाणी की थी कि (ऑप्टो) इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए उपयुक्त प्रदर्शन के साथ एंटीमोनीन परिवेशी परिस्थितियों में एक स्थिर अर्धचालक होगा। एंटीमोनिन को पहली बार 2016 में माइक्रोमैकेनिकल एक्सफोलिएशन द्वारा अलग किया गया था और यह परिवेशी परिस्थितियों में बहुत स्थिर पाया गया। इसके गुण इसे बायोमेडिकल और ऊर्जा अनुप्रयोगों के लिए भी एक अच्छा उम्मीदवार बनाते हैं। 2018 में किए गए एक अध्ययन में, एंटीमोनिन संशोधित स्क्रीन-मुद्रित इलेक्ट्रोड (एसपीई) को उनके सुपरकैपेसिटिव गुणों को चिह्नित करने के लिए दो-इलेक्ट्रोड दृष्टिकोण का उपयोग करके गैल्वेनोस्टैटिक चार्ज / डिस्चार्ज टेस्ट के अधीन किया गया था। सबसे अच्छा विन्यास देखा गया, जिसमें एसपीई में 36 नैनोग्राम एंटीमोनिन शामिल थे, 1578 एफ जी की एक विशिष्ट समाई दिखाई दी-1 14 A g के करंट पर-1. इन गैल्वेनोस्टैटिक चक्रों में से 10,000 से अधिक, पहले 800 चक्रों के बाद शुरू में समाई अवधारण मान 65% तक गिर जाता है, लेकिन फिर शेष 9,200 चक्रों के लिए 65% और 63% के बीच रहता है। 36 एनजी एंटीमोनीन/एसपीई सिस्टम ने 20 mW h किग्रा का ऊर्जा घनत्व भी दिखाया-1 और 4.8 kW किग्रा का पावर घनत्व-1. इन सुपरकैपेसिटिव गुणों से संकेत मिलता है कि एंटीमोनीन सुपरकैपेसिटर सिस्टम के लिए एक आशाजनक इलेक्ट्रोड सामग्री है। एक और हालिया अध्ययन, एंटीमोनिन संशोधित एसपीई से संबंधित ऑक्सीजन युक्त वातावरण में इलेक्ट्रोनालिटिकल माप की सुविधा के लिए इलेक्ट्रोकेमिकली निष्क्रिय परतों को बनाने के लिए एंटीमोनिन परतों की अंतर्निहित क्षमता को दर्शाता है, जिसमें भंग ऑक्सीजन की उपस्थिति सामान्य रूप से विश्लेषणात्मक प्रक्रिया में बाधा डालती है। इसी अध्ययन में नाइट्रोएरोमैटिक यौगिकों के निर्धारण के लिए इलेक्ट्रोकैटलिटिक प्लेटफॉर्म के रूप में एंटीमोनिन ऑक्साइड/पेडॉट: पीएसएस नैनोकंपोजिट्स के इन-सीटू उत्पादन को भी दर्शाया गया है।

द्वि: विस्मुट ीन
बिस्मथिन, बिस्मुथ के द्वि-आयामी (2डी) एलोट्रॉप, को एक स्थलीय इन्सुलेटर होने की भविष्यवाणी की गई थी। यह भविष्यवाणी की गई थी कि 2015 में सिलिकन कार्बाइड  पर उगाए जाने पर बिस्मुथीन अपने टोपोलॉजिकल चरण को बरकरार रखता है। 2016 में भविष्यवाणी को सफलतापूर्वक साकार और संश्लेषित किया गया था। पहली नज़र में प्रणाली ग्राफीन के समान है, क्योंकि द्वि परमाणु एक छत्ते की जाली में व्यवस्थित होते हैं। हालांकि  ऊर्जा अंतराल  बीआई परमाणुओं के बड़े स्पिन-ऑर्बिट इंटरेक्शन (युग्मन) और सब्सट्रेट के साथ उनकी बातचीत के कारण 800mV जितना बड़ा है। इस प्रकार, क्वांटम स्पिन हॉल प्रभाव के कमरे के तापमान के अनुप्रयोग पहुंच में आते हैं। यह अपनी प्राकृतिक अवस्था में सबसे बड़ा गैर-तुच्छ बैंडगैप 2डी टोपोलॉजिकल इंसुलेटर बताया गया है।  विभिन्न मामलों में बिस्मुथीन के टॉप-डाउन एक्सफोलिएशन की सूचना मिली है  इलेक्ट्रोकेमिकल सेंसिंग के क्षेत्र में बिस्मुथीन के कार्यान्वयन को बढ़ावा देने वाले हालिया कार्यों के साथ।  इमदादुल एट अल। परमाणु-पैमाने पर विश्लेषण के माध्यम से मोनोलेयर β-बिस्मुथीन की यांत्रिक शक्ति और फोनन तापीय चालकता की भविष्यवाणी की। प्राप्त कमरे का तापमान (300K) फ्रैक्चर ताकत ~ 4.21 N/m आर्मचेयर दिशा के साथ और ~ 4.22 N/m ज़िगज़ैग दिशा के साथ है। 300 K पर, इसके यंग के मोडुली को आर्मचेयर और ज़िगज़ैग दिशाओं के साथ क्रमशः ~ 26.1 N/m और ~ 25.5 N/m बताया गया है। इसके अलावा, 300 K पर ~ 1.3 W/m∙K की उनकी अनुमानित फोनन तापीय चालकता अन्य समान 2D मधुकोशों की तुलना में काफी कम है, जो इसे थर्मोइलेक्ट्रिक संचालन के लिए एक आशाजनक सामग्री बनाती है।

धातु
द्वि-आयामी फिल्म ज्यामिति में प्लैटिनम की एकल और दोहरी परमाणु परतों का प्रदर्शन किया गया है। ये परमाणु रूप से पतली प्लेटिनम फिल्में ग्राफीन पर उगाई जाने वाली  एपिटाक्सी  हैं जो एक कंप्रेसिव स्ट्रेन लगाता है जो प्लेटिनम की सतह रसायन विज्ञान को संशोधित करता है, जबकि ग्राफीन के माध्यम से चार्ज ट्रांसफर की अनुमति भी देता है।  दुर्ग  की एकल परमाणु परतें जिनकी मोटाई 2.6 Å तक कम है, और  रोडियाम  जिसकी मोटाई 4 Å से कम है भी संश्लेषित किया गया है और परमाणु बल माइक्रोस्कोपी और ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के साथ विशेषता है।

2डी मिश्र
द्वि-आयामी मिश्र धातु (या सतह मिश्र धातु) मिश्र धातु की एक एकल परमाणु परत होती है जो अंतर्निहित सब्सट्रेट के साथ असंगत होती है। एक उदाहरण Sn के साथ और Bi के साथ Pb की 2D क्रमित मिश्रधातु है। सिलीसीन के मामले में, सतह मिश्र धातुओं को द्वि-आयामी परतों को मचान करने के लिए पाया गया है।

2डी सुपरक्रिस्टल
2डी सामग्रियों के सुपरक्रिस्टल प्रस्तावित किए गए हैं और सैद्धांतिक रूप से अनुकरण किए गए हैं। ये मोनोलेयर क्रिस्टल सुप्रा परमाणु आवधिक संरचनाओं से बने होते हैं जहां जाली (समूह) के नोड्स में परमाणुओं को सममित परिसरों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। उदाहरण के लिए, 4 या 6 कार्बन परमाणुओं के ग्राफीन पैटर्न की हेक्सागोनल संरचना में क्रिस्टल संरचना # यूनिट सेल में दोहराए जाने वाले नोड के रूप में एकल परमाणुओं के बजाय हेक्सागोनल रूप से व्यवस्थित किया जाएगा।

यौगिक
*टाइटेनेट नैनोशीट
 * बोरॉन नाइट्राइड नैनोशीट
 * बोरोकार्बोनाइट्राइड्स
 * एमएक्सेन्स
 * 2डी सिलिका
 * नाइओबियम ब्रोमाइड और नाइओबियम क्लोराइड

ट्रांज़िशन मेटल डाइक्लोजेनाइड मोनोलेयर्स
सबसे अधिक अध्ययन किया जाने वाला द्वि-आयामी संक्रमण धातु डाइक्लोजेनाइड (TMD) मोनोलेयर मोलिब्डेनम डाइसल्फ़ाइड (MoS2) है।2). कई चरण ज्ञात हैं, विशेष रूप से 1T और 2H चरण। नामकरण परिपाटी संरचना को दर्शाती है: 1T चरण में त्रिकोणीय क्रिस्टल प्रणाली में प्रति यूनिट सेल में एक शीट (S-Mo-S की एक परत से मिलकर; आकृति देखें) होती है, जबकि 2H चरण में हेक्सागोनल में प्रति यूनिट सेल में दो शीट होती हैं। क्रिस्टल प्रणाली। 2H चरण अधिक सामान्य है, क्योंकि 1T चरण metastability  है और अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन दाताओं (आमतौर पर सतह S रिक्तियों) द्वारा स्थिरीकरण के बिना अनायास 2H में बदल जाता है। MoS का 2H चरण2 (पियर्सन प्रतीक hP6; संरचना रिपोर्ट पदनाम C7) में अंतरिक्ष समूह P6 है3/ एमएमसी। प्रत्येक परत में त्रिकोणीय प्रिज्मीय समन्वय में S से घिरा Mo होता है। इसके विपरीत, 1T चरण (पियर्सन प्रतीक hP3) में अंतरिक्ष समूह P-3m1, और ऑक्टाहेड्रली-समन्वित Mo; 1T यूनिट सेल में केवल एक परत होती है, यूनिट सेल में 2H यूनिट सेल (क्रमशः 5.95 Å और 12.30 Å) की लंबाई के आधे से थोड़ा कम एसी पैरामीटर होता है। दो चरणों की विभिन्न क्रिस्टल संरचनाओं के परिणामस्वरूप उनके इलेक्ट्रॉनिक बैंड संरचना में भी अंतर होता है। 2H-MoS के डी-ऑर्बिटल्स2 तीन बैंड में बांटा गया है: डीz2, डीx2-y2,xy, और डीxz,yz. इनमें से केवल डीz2 भरा है; यह 1.9eV के बैंडगैप के साथ सेमीकंडक्टर में बंटवारे के परिणामों के साथ संयुक्त है। 1टी-राज्यमंत्री2, दूसरी ओर, आंशिक रूप से भरे हुए डी-ऑर्बिटल्स हैं जो इसे धातु का लक्षण देते हैं।

क्योंकि संरचना में इन-प्लेन सहसंयोजक बंधन और इंटर-लेयर वैन डेर वाल्स बल होते हैं, मोनोलेयर टीएमडी के इलेक्ट्रॉनिक गुण अत्यधिक अनिसोट्रोपिक होते हैं। उदाहरण के लिए, MoS की चालकता2 तलीय परत के समानांतर दिशा में (0.1–1 ओम-1सेमी-1) परतों के लंबवत चालकता से ~2200 गुना बड़ा है। बल्क सामग्री की तुलना में एक मोनोलेयर के गुणों में भी अंतर हैं: कमरे के तापमान पर इलेक्ट्रॉन गतिशीलता गतिशीलता मोनोलेयर 2H MoS के लिए काफी कम है।2 (0.1-10 सेमी2वी -1एस-1) बल्क MoS की तुलना में2 (100-500 सेमी2वी -1एस-1). यह अंतर मुख्य रूप से मोनोलेयर और उस पर जमा होने वाले सब्सट्रेट के बीच चार्ज ट्रैप के कारण उत्पन्न होता है। नहीं2 (इलेक्ट्रो) कटैलिसीस में महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं। अन्य द्वि-आयामी सामग्रियों की तरह, गुण अत्यधिक ज्यामिति-निर्भर हो सकते हैं; MoS की सतह2 उत्प्रेरक रूप से निष्क्रिय है, लेकिन किनारे उत्प्रेरित प्रतिक्रियाओं के लिए सक्रिय साइटों के रूप में कार्य कर सकते हैं। इस कारण से, डिवाइस इंजीनियरिंग और निर्माण में उत्प्रेरक सतह क्षेत्र को अधिकतम करने के लिए विचार शामिल हो सकते हैं, उदाहरण के लिए बड़ी शीट्स के बजाय छोटे नैनोकणों का उपयोग करके या चादरें क्षैतिज के बजाय लंबवत रूप से जमा करना। उत्प्रेरक दक्षता भी चरण पर दृढ़ता से निर्भर करती है: 2H MoS के उपरोक्त इलेक्ट्रॉनिक गुण2 इसे कटैलिसीस अनुप्रयोगों के लिए एक खराब उम्मीदवार बनाते हैं, लेकिन इन मुद्दों को धात्विक (1T) चरण में संक्रमण के माध्यम से रोका जा सकता है। 1T चरण में 10 mA/cm के वर्तमान घनत्व के साथ अधिक उपयुक्त गुण हैं2, RHE के सापेक्ष -187 mV की एक अतिविभव, और 43 mV/दशक का टैफेल समीकरण (2H चरण के लिए 94 mV/दशक की तुलना में)। ग्रैफाणे जबकि ग्राफीन में एक हेक्सागोनल मधुकोश जाली संरचना होती है, जिसमें वैकल्पिक रूप से इसके एसपी से निकलने वाले डबल-बॉन्ड होते हैं।2-बंधित कार्बन, ग्रैफेन, अभी भी हेक्सागोनल संरचना को बनाए रखता है, हर sp के साथ ग्राफीन का पूरी तरह से हाइड्रोजनीकृत संस्करण है3-संकरित कार्बन एक हाइड्रोजन से जुड़ा हुआ है ((CH) का रासायनिक सूत्रn). इसके अलावा, जबकि ग्राफीन अपनी डबल-बॉन्ड प्रकृति के कारण प्लेनर है, ग्राफीन बीहड़ है, जिसमें हेक्सागोन कुर्सी या नाव जैसे विभिन्न आउट-ऑफ-प्लेन स्ट्रक्चरल कंफर्मर्स को अपनाते हैं, आदर्श 109.5 ° कोणों की अनुमति देने के लिए जो रिंग स्ट्रेन को कम करते हैं, में साइक्लोहेक्सेन के कन्फ़र्मर्स के लिए एक सीधा सादृश्य। ग्रैफेन को पहली बार 2003 में प्रमेयित किया गया था, 2007 में पहले सिद्धांतों ऊर्जा गणनाओं का उपयोग करके स्थिर दिखाया गया था, और पहली बार प्रयोगात्मक रूप से 2009 में संश्लेषित किया गया था। ग्रेफेन बनाने के लिए विभिन्न प्रायोगिक मार्ग उपलब्ध हैं, जिसमें प्लाज़्मा/हाइड्रोजन गैस का उपयोग करके ग्रेफाइट के घोल में कमी या ग्रेफाइट के हाइड्रोजनीकरण के साथ-साथ रासायनिक वाष्प जमाव के नीचे-ऊपर के दृष्टिकोण सहित टॉप-डाउन दृष्टिकोण शामिल हैं। ग्रैफेन एक इंसुलेटर है, जिसमें 3.5 eV का अनुमानित बैंड गैप है; हालाँकि, आंशिक रूप से हाइड्रोजनीकृत ग्राफीन एक अर्ध-चालक है, जिसमें बैंड गैप को हाइड्रोजनीकरण की डिग्री द्वारा नियंत्रित किया जाता है। जर्मन जर्मनेन जर्मेनियम से बना एक सिंगल-लेयर क्रिस्टल है जिसमें प्रत्येक परमाणु के लिए जेड-दिशा में एक हाइड्रोजन बंध होता है। जर्मनेन की संरचना ग्राफीन के समान है, बल्क जर्मेनियम इस संरचना को नहीं अपनाता है। जर्मनेन [[कैल्शियम जर्मेनाइड]] से शुरू होने वाले दो-चरणीय मार्ग में निर्मित होता है। इस सामग्री से, अनुभवजन्य सूत्र GeH के साथ एक स्तरित ठोस देने के लिए कैल्शियम (Ca) को HCl के साथ डी-इंटरकलेशन (रसायन विज्ञान) द्वारा हटा दिया जाता है। ज़िंटल-चरण CaGe में Ca साइटें2 एचसीएल समाधान में हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ इंटरचेंज, जीएचएच और सीएसीएल का उत्पादन2.

संयुक्त सतह मिश्र धातु
अक्सर एकल-परत सामग्री, विशेष रूप से तात्विक आवंटन, सतह मिश्र धातुओं के माध्यम से सहायक सब्सट्रेट से जुड़े होते हैं। अब तक, यह घटना सिलिसीन के लिए विभिन्न माप तकनीकों के संयोजन के माध्यम से सिद्ध हो चुकी है, जिसके लिए मिश्र धातु को एक ही तकनीक से सिद्ध करना कठिन है, और इसलिए लंबे समय से इसकी उम्मीद नहीं की जा रही थी। इसलिए, द्वि-आयामी सामग्री के नीचे इस तरह की मचान सतह मिश्र अन्य द्वि-आयामी सामग्री के नीचे भी अपेक्षित हो सकती है, जो द्वि-आयामी परत के गुणों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है। विकास के दौरान, मिश्रधातु द्वि-आयामी परत के लिए नींव और मचान दोनों के रूप में कार्य करती है, जिसके लिए यह मार्ग प्रशस्त करती है।

जैविक
नी3(HITP)2 एक उच्च सतह क्षेत्र के साथ एक कार्बनिक, क्रिस्टलीय, संरचनात्मक रूप से ट्यून करने योग्य विद्युत कंडक्टर है। HITP एक कार्बनिक रसायन (2,3,6,7,10,11-हेक्साएमिनोट्रिफेनिलीन) है। यह ग्राफीन की हेक्सागोनल मधुकोश संरचना को साझा करता है। हेक्सागोन्स के केंद्रों पर समान 2-एनएम के उद्घाटन के साथ, कई परतें स्वाभाविक रूप से पूरी तरह से संरेखित स्टैक बनाती हैं। कमरे का तापमान विद्युत चालकता ~40 सीमेंस (इकाई) सेमी है-1, बल्क ग्रेफाइट की तुलना में और किसी भी कंडक्टिंग धातु-जैविक ढांचा  (MOFs) के लिए उच्चतम में से एक। इसकी चालकता की तापमान निर्भरता 100 K और 500 K के बीच के तापमान पर रैखिक होती है, जो एक असामान्य आवेश परिवहन तंत्र का सुझाव देती है जिसे पहले कार्बनिक अर्धचालकों में नहीं देखा गया है। सामग्री को धातुओं और / या कार्बनिक यौगिकों को स्विच करके बनाए गए समूह का पहला होने का दावा किया गया था। सामग्री को 2 और 40 एस सेमी के चालकता मूल्यों के साथ पाउडर या फिल्म के रूप में अलग किया जा सकता है-1, क्रमशः।

पॉलिमर
एक मोनोमर के रूप में melamine  (कार्बन और नाइट्रोजन रिंग संरचना) का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने 2DPA-1 बनाया, एक 2-आयामी बहुलक शीट जो  हाइड्रोजन बंध  द्वारा एक साथ रखी गई थी। शीट अनायास समाधान में बनती है, जिससे पतली फिल्मों को स्पिन-लेपित किया जा सकता है। पॉलिमर में स्टील की तुलना में दोगुनी शक्ति होती है, और यह  गोली - रोक शीशे  की तुलना में छह गुना अधिक विरूपण बल का प्रतिरोध करता है। यह गैसों और तरल पदार्थों के लिए अभेद्य है।

संयोजन
2D सामग्रियों की एकल परतों को स्तरित असेंबली में जोड़ा जा सकता है। उदाहरण के लिए, बाइलेयर ग्राफीन एक सामग्री है जिसमें ग्राफीन की दो परतें होती हैं। बाइलेयर ग्राफीन की पहली रिपोर्ट में से एक आंद्रे गीम और उनके सहयोगियों द्वारा 2004 के विज्ञान (जर्नल) पेपर में थी, जिसमें उन्होंने उन उपकरणों का वर्णन किया था जिनमें केवल एक, दो या तीन परमाणु परतें थीं। विभिन्न 2D सामग्रियों के स्तरित संयोजनों को आम तौर पर वैन डेर वाल्स हेटरोस्ट्रक्चर कहा जाता है। ट्विस्ट्रोनिक्स इस बात का अध्ययन है कि द्वि-आयामी सामग्रियों की परतों के बीच का कोण (मोड़) उनके विद्युत गुणों को कैसे बदल सकता है।

विशेषता
माइक्रोस्कोपी तकनीक जैसे ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी, <रेफ नाम= भीमनापति 11509–11539 > 3डी इलेक्ट्रॉन विवर्तन, स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोपी, स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोप, और परमाणु-बल माइक्रोस्कोपी  2डी सामग्री की मोटाई और आकार को चिह्नित करने के लिए उपयोग किया जाता है। विद्युत गुण और संरचनात्मक गुण जैसे रचना और दोष की विशेषता रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा की जाती है,   एक्स - रे क्रिस्टलोग्राफी | एक्स-रे विवर्तन,  और एक्स - रे फ़ोटोइलैक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी

यांत्रिक लक्षण वर्णन
कई 2डी सामग्रियों में मौजूद परिवेशी प्रतिक्रियाशीलता और सब्सट्रेट बाधाओं के कारण 2डी सामग्रियों का यांत्रिक लक्षण वर्णन मुश्किल है। इसके लिए, आणविक गतिशीलता सिमुलेशन या आणविक यांत्रिकी सिमुलेशन का उपयोग करके कई यांत्रिक गुणों की गणना की जाती है। प्रायोगिक यांत्रिक लक्षण वर्णन 2डी सामग्रियों में संभव है जो प्रायोगिक सेटअप की स्थितियों में जीवित रह सकते हैं और साथ ही उपयुक्त सबस्ट्रेट्स पर जमा किए जा सकते हैं या मुक्त रूप में मौजूद हो सकते हैं। कई 2डी सामग्रियों में विमान के बाहर की विकृति भी होती है जो माप को और जटिल बनाती है। nanoindentation परीक्षण आमतौर पर 2डी सामग्री के लोचदार मॉड्यूलस, कठोरता और  भंग  को प्रयोगात्मक रूप से मापने के लिए प्रयोग किया जाता है। इन सीधे मापा मूल्यों से, मॉडल मौजूद हैं जो फ्रैक्चर की कठोरता, कड़ी मेहनत, अवशिष्ट तनाव और उपज (इंजीनियरिंग) के अनुमान की अनुमति देते हैं। ये प्रयोग समर्पित नैनोइंडेंटेशन उपकरण या एक परमाणु बल माइक्रोस्कोपी (AFM) का उपयोग करके चलाए जाते हैं। नैनोइंडेंटेशन प्रयोग आम तौर पर 2डी सामग्री के साथ चलाए जाते हैं, दोनों सिरों पर एक वेज द्वारा इंडेंटेशन का अनुभव करने वाली एक रेखीय पट्टी के रूप में, या 2डी सामग्री के साथ केंद्र में घुमावदार टिप द्वारा इंडेंटेशन का अनुभव करने वाली परिधि के चारों ओर एक गोलाकार झिल्ली के रूप में। पट्टी ज्यामिति तैयार करना मुश्किल है लेकिन रैखिक परिणामी तनाव क्षेत्रों के कारण आसान विश्लेषण की अनुमति देता है। परिपत्र ड्रम जैसी ज्यामिति का अधिक सामान्यतः उपयोग किया जाता है और इसे पैटर्न वाले सब्सट्रेट पर नमूनों को एक्सफ़ोलीएटिंग करके आसानी से तैयार किया जा सकता है। क्लैम्पिंग प्रक्रिया में फिल्म पर लागू होने वाले तनाव को अवशिष्ट तनाव कहा जा सकता है। 2डी सामग्री की बहुत पतली परतों के मामले में झुकने वाले तनाव को आम तौर पर इंडेंटेशन मापन में अनदेखा किया जाता है, साथ ही बहुपरत नमूनों में झुकाव तनाव प्रासंगिक हो जाता है। प्रयोगात्मक बल-विस्थापन वक्र के रैखिक और घन भागों का निर्धारण करके लोचदार मापांक और अवशिष्ट तनाव मान निकाले जा सकते हैं। नमूने की विफलता पर लागू तनाव से 2डी शीट का फ्रैक्चर तनाव निकाला जाता है। एएफएम टिप आकार लोचदार संपत्ति माप पर बहुत कम प्रभाव पाया गया था, लेकिन ब्रेकिंग बल को टिप के शीर्ष पर तनाव एकाग्रता के कारण मजबूत टिप आकार निर्भरता पाया गया था। इन तकनीकों का उपयोग करते हुए ग्राफीन की लोचदार मापांक और उपज शक्ति क्रमशः 342 N/m और 55 N/m पाई गई।

2डी सामग्री में पोइसन का अनुपात माप आम तौर पर सीधा होता है। मान प्राप्त करने के लिए, एक 2D शीट को तनाव में रखा जाता है और विस्थापन प्रतिक्रियाओं को मापा जाता है, या एक एमडी गणना की जाती है। 2डी सामग्रियों में पाई जाने वाली अनूठी संरचनाओं का परिणाम फॉस्फोरिन में औक्सेटिक्स  व्यवहार के रूप में पाया गया है और ग्राफीन और त्रिकोणीय जालक बोरोफेन में शून्य का प्वासों अनुपात।

एक डबल पैडल ऑसिलेटर प्रयोग के साथ-साथ एमडी सिमुलेशन में अनुनाद आवृत्ति बदलाव को मापकर ग्राफीन के कतरनी मापांक माप को निकाला गया है। मोड आई क्रैक में 2D सामग्री की फ्रैक्चर टफनेस (KIC) पूर्व-दरार परतों को खींचकर और वास्तविक समय में दरार प्रसार की निगरानी करके सीधे मापा गया है। एमडी सिमुलेशन के साथ-साथ आणविक यांत्रिकी सिमुलेशन का उपयोग मोड I में फ्रैक्चर क्रूरता की गणना करने के लिए भी किया गया है। अनिसोट्रोपिक सामग्रियों में, जैसे कि फॉस्फोरिन, दरार प्रसार कुछ दिशाओं के साथ अधिमानतः होता पाया गया। अधिकांश 2डी सामग्री भंगुर फ्रैक्चर से गुजरती पाई गई।

अनुप्रयोग
शोधकर्ताओं के बीच प्रमुख अपेक्षा यह है कि उनके असाधारण गुणों को देखते हुए, 2डी सामग्री इलेक्ट्रॉनिक की एक नई पीढ़ी देने के लिए पारंपरिक सेमीकंडक्टर्स की जगह लेगी।

जैविक अनुप्रयोग
2डी नेनो सामग्री पर अनुसंधान अभी भी अपनी शैशवावस्था में है, जिसमें अधिकांश शोध अद्वितीय सामग्री विकट: विशेषता को स्पष्ट करने पर केंद्रित है और 2डी नैनोमैटेरियल्स के जैव चिकित्सा  अनुप्रयोगों पर ध्यान केंद्रित करने वाली कुछ रिपोर्टें हैं। फिर भी, 2डी नैनोमटेरियल्स में हाल ही में तेजी से हुई प्रगति ने जैविक अंशों के साथ उनकी बातचीत के बारे में महत्वपूर्ण लेकिन रोमांचक सवाल उठाए हैं। कार्बन आधारित 2डी सामग्री, सिलिकेट क्ले, ट्रांजिशन मेटल डाइक्लोजेनाइड्स (टीएमडी) और ट्रांजिशन मेटल ऑक्साइड (टीएमओ) जैसे 2डी नैनोपार्टिकल्स अपने समान आकार, उच्च सतह-से-आयतन अनुपात के कारण बढ़ी हुई भौतिक, रासायनिक और जैविक कार्यक्षमता प्रदान करते हैं। और सतह प्रभारी।

द्वि-आयामी (2डी) नैनोमटेरियल अल्ट्राथिन नैनोमटेरियल्स हैं जिनमें उच्च स्तर की असमदिग्वर्ती होने की दशा और रासायनिक कार्यक्षमता होती है। 2डी नैनो सामग्री अपने मैकेनिकल इंजीनियरिंग, रसायन और ऑप्टिकल गुणों के साथ-साथ आकार, आकार, जैव-अनुकूलता और अवक्रमणशीलता के मामले में अत्यधिक विविध हैं। ये विविध गुण 2डी नैनो सामग्री को अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए उपयुक्त बनाते हैं, जिसमें दवा वितरण, चिकित्सा इमेजिंग, ऊतक इंजीनियरिंग, biosensors और गैस सेंसर शामिल हैं।  हालांकि, उनका कम-आयाम वाला नैनोस्ट्रक्चर उन्हें कुछ सामान्य विशेषताएं देता है। उदाहरण के लिए, 2डी नैनो सामग्री ज्ञात सबसे पतली सामग्री है, जिसका अर्थ है कि उनके पास सभी ज्ञात सामग्रियों के उच्चतम विशिष्ट सतह क्षेत्र भी हैं। यह विशेषता इन सामग्रियों को उन अनुप्रयोगों के लिए अमूल्य बनाती है जिनके लिए छोटे पैमाने पर उच्च स्तर की सतह की बातचीत की आवश्यकता होती है। नतीजतन, दवा वितरण प्रणालियों में उपयोग के लिए 2डी नैनोमटेरियल्स की खोज की जा रही है, जहां वे बड़ी संख्या में दवा अणुओं को अवशोषित कर सकते हैं और रिलीज कैनेटीक्स पर बेहतर नियंत्रण सक्षम कर सकते हैं। इसके अतिरिक्त, उनके असाधारण सतह क्षेत्र से आयतन अनुपात और आमतौर पर उच्च मापांक मान उन्हें कम सांद्रता पर भी बायोमेडिकल नैनोकंपोजिट्स और nanocomposites हाइड्रोजेल के यांत्रिक गुणों में सुधार के लिए उपयोगी बनाते हैं। उनका अत्यधिक पतलापन बायोसेंसिंग और पूर्ण जीनोम अनुक्रमण में सफलताओं के लिए सहायक रहा है। इसके अलावा, इन अणुओं की पतलीता उन्हें प्रकाश जैसे बाहरी संकेतों पर तेजी से प्रतिक्रिया करने की अनुमति देती है, जिससे इमेजिंग अनुप्रयोगों, फोटोथर्मल थेरेपी (पीटीटी), और  फ़ोटोडायनॉमिक थेरेपी  (पीडीटी) सहित सभी प्रकार के ऑप्टिकल उपचारों में उपयोगिता हो गई है।

2डी नैनो सामग्री के क्षेत्र में विकास की तीव्र गति के बावजूद, बायोमेडिकल अनुप्रयोगों के लिए प्रासंगिक होने के लिए इन सामग्रियों का जैव अनुकूलता के लिए सावधानीपूर्वक मूल्यांकन किया जाना चाहिए। सामग्रियों के इस वर्ग की नवीनता का अर्थ है कि ग्राफीन जैसी अपेक्षाकृत अच्छी तरह से स्थापित 2डी सामग्री भी जीवित ऊतक (जीव विज्ञान) के साथ उनके शारीरिक संबंधों के संदर्भ में खराब समझी जाती है। इसके अतिरिक्त, चर कण आकार और आकार की जटिलताओं, निर्माण से अशुद्धियों, और प्रोटीन और प्रतिरक्षा बातचीत के परिणामस्वरूप इन सामग्रियों की जैव-अनुकूलता पर ज्ञान का एक पैचवर्क हुआ है।

यह भी देखें

 * मोनोलेयर
 * द्वि-आयामी अर्धचालक
 * संक्रमण धातु डाइक्लोजेनाइड मोनोलयर्स

अतिरिक्त पढ़ना


श्रेणी:द्वि-आयामी नैनो सामग्री |* श्रेणी:संघनित पदार्थ भौतिकी श्रेणी: अर्धचालक श्रेणी:एकल परतें