Мамасолиева Фотима Джураевна Группа 4Ф-1 . Наноструктуры представляют собой материалы с размерами в нанодиапазоне, обычно от 1 до 100 нанометров (нм). Их можно разделить на одномерные (1D), двухмерные (2D) и трехмерные (3D) структуры в зависимости от их формы и размерности. Одной из бурно развивающихся направлений современного материаловедения являются двумерные наноструктуры и материалы на их основе. Двумерные наноструктуры, также известные как двумерные наноматериалы, представляют собой материалы с двумя размерами в нанодиапазоне. Двумерные наноструктуры обладают уникальными свойствами благодаря своим размерам и большой площади поверхности [1-3]. Эти свойства включают высокую механическую прочность, большую площадь поверхности, высокую электропроводность, высокую теплопроводность и уникальные электронные, оптические и магнитные свойства. Эти свойства делают двумерные наноструктуры привлекательными во многих областях, включая электронику и энергетику Существует множество типов двумерных наноструктур. Самая известная двумерная наноструктура – это графен. Графен состоит из одного слоя атомов углерода, расположенных в гексагональной решетке. Графен обладает высокой механической прочностью и высокой теплопроводностью, а рекордное значение подвижности носителей заряда делает его перспективным материалом для использования в самых разных приложениях, в частности, в качестве будущей основы «электроники». Сильные ковалентные связи между атомами углерода графена делают его самым прочным материалом, когда-либо полученным человеком. Прочность графена такова, что его метровый лист теоретически способен удержать четырехкилограммового кота. При этом сама пленка легкая, одним граммом графена можно покрыть футбольное поле! Также графен можно использовать как чрезвычайно чувствительный сенсор – он может обнаруживать отдельные молекулы. Высокая проводимость графена позволяет использовать его в качестве основы для проводящих чернил, а прозрачность (графен поглощает только 2% света) и гибкость пленки делают графен идеальным прозрачным проводящим электродом, который позволит создать сенсорные экраны нового поколения. . Другие двумерные материалы также привлекают внимание ученых. В первую очередь это нитрид бора, изоэлектронный (имеющий одинаковое число электронов на молекулу) и изоструктурный аналог углерода: он также имеет алмазную и графитовую фазы и даже карбиновую фазу (цепочка атомов, в которой чередуются атомы азота и бора). Существуют также нанотрубки из нитрида бора, поэтому неудивительно, что была успешно получена двумерная пленка BN. В отличие от графена нитрид бора является диэлектриком, его можно использовать только как изолятор. Одними из изучаемых двумерных наноструктур являются дихалькогениды переходных металлов. Дихалькогениды металлов имеют химическую формулу МеХ2, где Ме представляет собой переходный металл (например, Мо (молибден), W( вольфрам ), V (ванадий)и другие), а Х представляет собой халькоген (сера, селен или теллур). Это большое семейство материалов, большинство из которых имеют слоистую фазу, которую можно разделить на двумерные слои. Но, в отличие от графена и нитрида бора, отдельный слой дисульфидов переходных металлов представляет собой «сэндвич» из двух слоев халькогенида, химически связанных со слоем металла в середине. Существует несколько методов синтеза двумерных наноструктур, включая подходы «сверху вниз» и «снизу вверх». Подходы «сверху вниз»: уменьшение материала большего размера наноструктуры, для например получения расслоение двумерной графита для получения графена. Подходы «снизу вверх»: сборка более мелких строительных блоков для формирования двумерной наноструктуры, например выращивание дихалькогенида переходных металлов с использованием химического осаждения из паровой фазы (CVD). Двумерные наноструктуры обладают уникальными свойствами, которые делают их привлекательными во многих областях. наноструктур. Существует При синтезе много типов данных 2D- структур используют два подхода «сверху вниз» и «снизу вверх». Двумерные материалы используют в транзисторах, датчиках, фотогальванических элементах, датчиках. Каждый год проводится все больше и исследований в области двумерных материалов. больше Фазы Раддлсдена-Поппера (RP) представляют собой тип перовскитной структуру , которая состоит из двумерных перовскитоподобных пластин, перемежающихся катионами . Общая формула RPфазы: A n+1 B n X 3n+1 , где A и B — катионы, X — анион (например, кислород), а n — количество октаэдрических слоев в перовскитоподобной стопке. . Как правило, он имеет фазовую структуру, которая возникает в результате срастания структур типа перовскита и типа NaCl (т.е. типа каменной соли). Эти фазы названы в честь С. Н. Раддлесдена и П. Поппера, которые впервые синтезировали и описали структуру РаддлесденаПоппера в 1957 году. [ Кристаллическая структура Общую формулу РП A n+1 B n X 3n+1 можно записать A n-1 A' 2 B n X 3n+1 , где A и A' представляют собой щелочные, щелочноземельные или редкоземельные металлы, а B представляет собой переходный металл. Катионы А расположены в слое перовскита и имеют 12кратную кубооктаэдрическую к оординацию с анионами (CN = 12). Катионы А' имеют координационное число 9 (CN = 9) и расположены на границе слоя перовскита и слоя промежуточного блока. Катионы B расположены внутри анионных октаэдров, пирамид и квадратов. Первая серия фаз Раддлсдена-Поппера, Sr 2 TiO 4 , Ca 2 MnO 4 и SrLaAlO 4 , была подтверждена методом порошковой рентгеновской дифракции (PXRD) в 1957 году . Эти соединения образовались путем нагревания соответствующих оксидов и карбонаты в правильных пропорциях. Подобно исходным перовскитным фазам, фазы РаддлесденаПоппера могут обладать интересными свойствами, такими как колоссальное магнитосопротивление, сверхпроводимость, сегнетоэлектричество, каталитическая активность, белые светоизлучающие диоды, сцинтилляторы, топливные элементы, [ и солнечные элементы. Использование перовскита Раддлесдена-Поппера в качестве светоизлучающих диодов имеет преимущества низкой стоимости обработки раствора, настраиваемой запрещенной зоны и лучшей стабильности по сравнению с 3D-перовскитом.. В 2018 году Мохите и др. достигнута стабильная работа в течение 14 часов тонких пленок перовскита 2D (CH 3 (CH 2 ) 3 NH 3 ) 2 (CH 3 NH 3 ) n1 Pb n I 3n+1 Раддлсдена-Поппера в качестве светоизлучающих диодов в рабочих условиях, в то время как 3D-перовскит в качестве светодиодов может разложиться за считанные минуты. Фаза Раддлесдена-Поппера LaSr 3 Fe 3 O 10 является примером слоистого перовскита, разрабатываемого для использования в перезаряжаемых металловоздушных батареях . Из-за слоистой природы структур Раддлесдена-Поппера кислород, расположенный между слоями перовскита, легко удаляется. Легкость удаления атомов кислорода отвечает за эффективность реакции выделения кислорода (OER) и реакции восстановления кислорода (ORR) в материале. В металло-воздушном аккумуляторе ОЭР — это процесс зарядки, происходящий на воздушном электроде, а ОРР — реакция разряда. Перовскиты фазы Раддлесдена-Поппера также являются перспективными кандидатами в устройствах хранения энергии. (R-NH 3 ) 2 A n-1 B n X 3n+1 Такая формула разрабатывается для солнечных элементов. Здесь R-NH 3+ — длинноцепочечный органический или циклический катион аммония, А — метиламин (МА) или формамидин (ФА), В — Pb( свинец) или Sn( олово) а Х — ионы галогена . Перовскиты РаддлесденаПоппера также могут быть использованы в качестве катодных материалов твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ)
