32 SYNTESEKEMI HYBRIDMATERIALE
UNG
KEMIKER
BAG NYT
2D-MATERIALE
Et internationalt forskerhold
ledet af 32-årige
adjunkt Kasper Steen
Pedersen fra DTU
Kemi har ved hjælp af
syntesekemi fremstillet et nyt
2D-materiale. Materialet besidder
særlige elektriske og magnetiske
egenskaber, der gør det velegnet
til fremtidens kvantecomputere og
anden elektronik.
Materialet k rom-klorid-pyrazin
(kemisk formel CrCl2(pyrazin)2)
er et lagdelt materiale, som er
forløberen for såkaldte 2D
materialer.
2D-materialer, der i
princippet har en tykkelse
svarende til blot et enkelt molekyle,
har ofte helt andre egenskaber
end det samme materiale i
en normal 3D-version. Det gælder
ikke mindst for de elektriske
egenskaber. I et 3D-materiale har
elektronerne frihed til at bevæge
sig i alle retninger. Men så længe
elektronernes bølgelængde blot
er længere end tykkelsen af 2D
materialet, vil de være tvunget til
at bevæge sig horisontalt.
Kemisk design af materialet
Det nye materiale adskiller sig
markant fra grafen og de øvrige
kendte 2D-materialer, som er
uorganiske.
K rom-klorid-pyrazin
er nemlig en hybrid af et organisk
og et uorganisk materiale.
”Materialet er et eksempel på
en ny form for kemi, hvor vi er
i stand til at udskifte forskellige
byggeklodser i materialet og
dermed modifice e dets fysiske og
kemiske egenskaber. Dette er ikke
muligt i grafen, hvor du eksempelvis
ikke kan vælge, at halvdelen
af atomerne i gitteret skal være
noget andet end kulstof. Men med
vores tilgang er der mulighed for
at designe egenskaberne af materialet
langt mere nøjagtigt, end man
kender fra andre 2D-materialer,”
forklarer Kasper Steen Pedersen.
Det nye organisk-uorganiske
Et internationalt forskerhold har med en ung kemiker i spidsen
designet et nyt 2D-materiale ved at kombinere molekyler fra
to eksisterende materialer.
A B
b
a
b
a
c
Figurerne viser den atomare struktur i krom-klorid-pyrazin. De mørkegrønne ’kugler’ er krom, de lysegrønne ’kugler’
er klor, de blå ’kugler’ repræsenterer nitrogen (kvælstof), og de mørkegrå er karbon (kulstof). Materialet indeholder
også brintatomer, men de er udeladt for klarhedens skyld. Figur A viser et udsnit af materialet langs med klor-kromklor
aksen b-a. Figur B viser materialet i tre dimensioner, og den lagdelte struktur er tydelig. Den opmærksomme
læser kan se, at materialet er tredimensionelt, men forskerne er godt på vej med at få de to lag reduceret til ét lag,
så det bliver et ægte 2D-materiale.
Morten Andersen
Bax Lindhardt, DTU Kemi