L’empilement incontournable de molécules de matériaux 2D avec des symétries disposées reste un défi majeur. Une étude récemment publiée dans Journal des lettres de chimie physique Résolution de ce problème en signalant une pile 2D tournée de 30° BIO nanoclaste de cuivreeuh association.
rester: Amélioration de la stabilité chimique dans les réseaux dimorphes courbés d’assemblages de nanoclusters de cuivre bidimensionnels. Crédit d’image : Yurchanka Siarhei / Shutterstock.com
Les matériaux bidimensionnels (2D) sont récemment devenus célèbres pour leurs propriétés supérieures par rapport aux matériaux en vrac typiques. Les matériaux bidimensionnels ont un faible poids, un module de Young élevé, une résistance élevée et un fort contraste entre les propriétés mécaniques sur et hors plan.
Matériau 2D quasi-périodique : nouvelle frontière de la recherche
Le développement de matériaux 2D quasi-périodiques a suscité l’intérêt de nombreux chercheurs ces dernières années en raison de son large éventail d’applications industrielles. Étonnamment, les études sur la production de nanomatériaux 2D avec des structures quasi-périodiques restent rares même après environ 40 ans.
Une explication de cette barrière est que de telles structures sont encore difficiles à produire en utilisant des concepts chimiques synthétiques acceptés. Cependant, des résultats récents suggèrent que des couches angulaires/courbées de matériaux 2D à structure hexagonale pourraient ouvrir de nouvelles possibilités pour des arrangements cristallins quasi-périodiques.
Par exemple, il a été démontré que le graphène courbé et en couches produit une régularité quasi cristalline lorsqu’il est appliqué à un angle spécifié de 30°. De plus, l’identification de la supraconductivité dans le graphène bicouche à angle magique et multicouche augmente la probabilité de trouver des caractéristiques inattendues dans d’autres composites 2D.
La présence de caractéristiques physiques uniques dans le matériau courbé 2D est encore mise en évidence par les spectres Raman dans le graphène courbé multicouche et le photocycle dans le phosphore noir courbé 2D.
Semi-cristaux pour nanostructures bidimensionnelles
Les nanoparticules 2D ont été identifiées comme des compétiteurs appropriés pour une organisation structurelle de haut niveau avec qausicristallinité. Par conséquent, il existe un cas intéressant pour explorer l’organisation structurelle basée sur les interactions chimiques des matériaux 2D.
L’auto-assemblage de matériaux tels que les colloïdes, les monomères, les microémulsions et les nanomatériaux dans la superstructure entraîne la création d’une symétrie quasi-périodique, principalement contrôlée par l’entropie. D’autre part, il a également été montré que des points quantiques quaternaires tronqués par patching directionnel créent une structure quasi-cristalline symétrique décuple.
Il convient de souligner que les structures non périodiques donnant lieu au motif de super-réseau sont le résultat du biais aléatoire de matériaux discrets ou à un seul composant avec la capacité d’adopter plusieurs formes. Par conséquent, établir une organisation quasi-cristalline pour un seul composant, tel qu’un nanomatériau 2D de taille uniforme, reste important.
Empilement courbé de nouveaux nanoclusters de cuivre 2D
Les nanoclusters moléculaires, en particulier ceux des métaux extraits, sont des exemples intéressants du réseau torsadé de nanomatériaux dans les superstructures. En effet, les nanoclusters métalliques liés peuvent cristalliser en particules plus grosses en fonction de leurs interactions interfaciales.
Dans cette étude, les chercheurs rapportent qu’en modifiant le mécanisme d’interaction, il est possible de structurer des nanoclusters de molécules liées par des liaisons en nanoparticules bidimensionnelles à symétrie quasi-périodique.
Les chercheurs ont collecté des ions métalliques et des amas moléculaires de cuivre en réduisant le nombre d’ions métalliques introduits dans le milieu réactionnel, entraînant la formation de nanostructures bidimensionnelles courbées à symétrie quasi-périodique.
Un processus de synthèse simple a été utilisé pour fabriquer des nanoclusters de cuivre (CuNC) renforcés avec de l’acide mercaptobenzoïque (MBA) et de l’acide mercaptobenzoïque (MPA). Les nanoclusters de cuivre préparés ont ensuite été complexés avec des ions métalliques de zinc et formés en nanostructures hexagonales bidimensionnelles.
Résultats d’études importants
La force de luminescence des nanoclusters de cuivre modifiés au zinc (CuNC) a été considérablement augmentée, indiquant la création de cristaux. Les nanoclusters de cuivre 2D présentaient également un motif de diffraction hexagonal dans l’étude du motif de diffraction électronique de la région sélectionnée (SAED).
Cela confirme également le réseau hexagonal proposé pour les nanomatériaux 2D, dans lequel CuNC est disposé selon un motif hexagonal fixe.
La microscopie électronique à transmission montre une région de symétrie diploïde avec une perte de symétrie de transition. Des tests de photoluminescence ont révélé que des agrégations de strates se formaient en milieu liquide. En présence d’iode moléculaire, la morphologie du réseau courbé synthétisée à partir des CuNC 2D a surpassé les cristaux hexagonaux en photoluminescence prolongée et en stabilité chimique.
Les résultats devraient ouvrir la voie à de futures recherches sur de nouvelles propriétés chimiques et physiques en concevant des assemblages en couches de matériaux lumineux ou autres matériaux 2D.
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référence
Das, P., & Chattopadhyay, A. (2022). Amélioration de la stabilité chimique dans les réseaux dimorphes courbés d’assemblages bidimensionnels de nanoparticules de cuivre. Journal des lettres de chimie physique. Disponible en: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.2c02300
