聚合物包覆硅納米片有望取代石墨烯

材料牛注：石墨烯，由于其獨特的物化性質而成為二維層狀材料領域的引領者。然而，最近德國慕尼黑工業大學(TUM)的研究人員開發出了一種新型聚合物包覆硅納米片復合材料，該材料既擁有石墨烯這類二維層狀材料的優勢，又克服了其傳統劣勢，有望取代石墨烯。

與碳類似，硅也可形成只有一個原子層厚度的二維網狀結構。這種類似石墨烯的層狀材料具有特殊的光電性質。慕尼黑工業大學的科學家們將這種硅材料嵌入在聚合物中，形成了一個穩定的復合材料，該復合材料符合工業級聚合物技術的標準。因此，硅納米片可以應用于柔性顯示器、場效應晶體管和光敏器件等納米電子領域。此外，由于硅具有儲存鋰離子的能力，因此也可以考慮將它用作鋰離子電池負極材料。

與石墨烯類似，二維層狀硅納米薄片具有特殊的光電性質。雖然這種納米材料的穩定性并不好。如今，慕尼黑工業大學的研究人員首次得到了一種復合材料，這種材料是由硅納米片聚合物組成的，不但可以防紫外線而且易于合成。這項研究標志著科學家們在柔性顯示器和光敏器件的工業應用領域邁出了重要一步。

慕尼黑工業大學高分子化學系的合作伙伴WACKER公司主席Tobias Helbich解釋說：“硅納米片特別令人感興趣，因為現在的信息技術都是建立在硅的基礎上，與石墨烯不同，硅作為基礎材料不需要替換。但是，硅納米片本身十分脆弱，如果暴露在紫外光中將很快分解，這嚴重限制了它們的應用。”

聚合物與硅納米片的完美結合

現在，Helbich與高分子化學系的主席Bernhard Rieger教授合作，首次成功地將硅納米片嵌入到聚合物中，從而防止了它的分解。同時，也防止了硅納米片發生氧化。這是首個基于硅納米片的納米復合材料。

Tobias Helbich說：“納米復合材料的特殊性在于其綜合了兩種成份的優良屬性。聚合物機體可以吸收紫外光，穩定納米片并賦予材料聚合物的性質，同時還保持了硅納米片非凡的光電性質。”

納米電子學的長遠目標——快速工業化應用

硅納米片的柔韌性以及對于抵抗外部影響的耐久性，也使得新開發的材料符合工業級聚合物技術標準。這使該材料的實際應用似乎觸手可得。

這種復合材料特別適合應用在新興和未來的納米電子領域。在此，諸如電路和晶體管的“經典”電子部件可以在小于100納米的規模上實現。從而實現全新的技術，例如用于更快的計算機處理器。

納米電子光電探測器

Helbich構建的納米復合材料的首次成功應用是最近才在ATUMS研究生課程（阿爾伯塔 / TUM國際功能異質材料研究生院）中提出的：慕尼黑工業大學納米電子學院的Paolo Lugli教授和Alina Lyuleeva，與 Helbich和Rieger合作，成功打造了一款基于這些硅納米片的光電檢測器。

為此，他們將嵌有硅納米片的聚合物安裝在涂有金觸點的二氧化硅表面。由于其尺寸微小，使得這種納米電子學的探測器可節省大量的空間和能量。

原文鏈接：A New Alternative to Graphene

本文由材料人編輯部丁菲菲提供素材，柏元娟編譯，周夢青審核，點我加入材料人編輯部。

材料測試，數據分析，上測試谷。