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說到薄膜電子材料,很多人第一時間想到的肯定是石墨烯。作為硅基材料的“繼任者”,它有著諸多出色的特性。然而麻省理工學院的科學家們,卻將目光瞄向了石墨烯“身份卑微”的親戚——煤炭。
研究人員們已經首次打造出基于薄膜煤材料的電子器件,而這種豐富而廉價的材料,可用于電子設備、太陽能面板、以及電池等領域。
根據組合物、年代、壓縮等“參數”,煤炭大致被分成四種不同的類型。比如褐煤(lignite)屬于天然壓縮泥炭形成的軟棕色可燃沉積巖,此外還有次煙煤(sub-bituminous)、煙煤(bituminous)、無煙煤(壓縮碳含量很高、雜質比其它幾種更少)。
在本例中,麻省理工的研究人員們分析了所有四種類型煤炭的化學、電子、光學等薄膜性質,最后確定無煙煤是最合適的實驗品 。
盡管煤炭早已是人們最常使用的豐富物質之一,但它們中的絕大部分都被用于燃燒,有關它的電光學性質卻很少被人研究。
為了制備研究用的材料,他們想出了一種方法將無煙煤粉碎成末,經溶液中懸浮,然后均勻鋪開在薄膜基板上。
這點類似于電子行業在制造石墨和硅材料時的準備工作。但不同的是,制備后的煤材料無需達到99%以上的純度。因為它在粉末形式下即可直接使用,而無需進一步精煉。
Grossman教授表示,比之硅和石墨,新材料的主要優點是成本低,低到令人難以置信 。而且它的制備過程也相當簡單,因而能夠以非常低的成本來生產。
盡管硅和石墨烯也“相對豐富”,但它們對于純化的要求太高,成本遠高于薄膜煤材料。后者的導電與電阻路徑很容易調諧,其本質上非常健壯、天然具備很高的熱穩定性。
有關這項研究的詳情,已經發表在近日出版的《納米快報》(Nano Letters)期刊上。