層 - 株式会社銀川スキンホワイトニング

Scientific Reports volume 13、記事番号: 7880 (2023) この記事を引用

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我々は、白雲母型二次元（2D）雲母ナノシート（KAl3Si3O10(OH)2）の層依存性の安定性について報告する。異なる層厚さ (n = 1、2、および 3) の雲母ナノシートの第一原理計算により、層に依存する安定性が明らかになりました。奇数番目の 2D マイカナノシートは偶数番目のものよりも安定しており、奇数番目の層の好ましい安定性は電子効果に由来します。合理的な仮定に基づいてコア遮蔽モデルが提案され、偶数番号の雲母ナノシートの不安定性を証明することに成功しました。ラマンイメージングは、剥離された雲母製品では奇数番号の雲母ナノシートの集団が優勢であることを裏付けています。奇数層と偶数層の交互の電荷状態は、ケルビンプローブ力顕微鏡によって証明されました。また、独自の光触媒による分解も実証し、マイカナノシートの環境応用への新たな扉を開きます。

二次元（2D）ナノシートの原子層制御は、次世代電子デバイスへの応用の可能性を示唆するナノシートの特殊な物理的および化学的特性により、材料科学の新しいカテゴリーとして大きな注目を集めています1、2、3、4。、5、6、7、8、9、10、11。グラフェン 1,6 の発見をきっかけに、多くの研究者が無機層状材料からなる 2D ナノシートの特性と応用を研究してきました 4,5,6,7,8。 2D 材料は、その並外れた特性 11 により、最近多くの注目を集めており、エネルギー 12、湿度センサー 13、14 などのさまざまな用途に使用されています。それらの特性評価には、光学的方法 15、ラマン分光法 16、AFM 研究 17 などのさまざまな特性評価技術が使用されています。。さらに、それらの特徴は密度汎関数理論によって調査されています18,19。

特に、グラフェンと同様に、無機材料の層数の減少により、新たな特性や新たな用途がもたらされることが期待されている20。たとえば、石川良介ら21は、ペロブスカイト/グラフェン太陽電池の性能に対するグラフェン層の数の影響を調査し、層に依存するグラフェンの仕事関数も報告しています。単層では 4.82 eV、二層では 4.94 eV、3 層以上では約 4.97 eV にピークがあります。同様の傾向が 2D 無機構造でも維持されるかどうかを研究することは興味深いです。

マイカは、その電気的、機械的、化学的安定性などの特異な特性により、絶縁基板、コンデンサー、塗膜、バリアコーティングなどのさまざまな用途に使用されています。特に、雲母はもともと面内結合が強く、層間の結合が弱い層状構造で構成されているため、効率よくへき開されて薄いナノシート22、23、24、25、26となり、ユニークで有用な特性を示します。例えば、バンドギャップ 7.85 eV27,28,29 の誘電特性を持つマイカの容量特性は、剥離によって極めて向上します。

単層または数層のナノシートに至るまでの雲母ナノシートの真の剥離に関するいくつかの報告があるにもかかわらず、この点に関してはまださらなる研究の余地がある。さらに、極めて薄いマイカナノシートの新規特性の解明や応用に向けた大きな進展はなかった。最近の出版物 24 では、制御された分子厚さによって白雲母型 (KAl3Si3O10(OH)2) 2D 雲母ナノシートのバンドギャップを調整可能に狭めるための、単純だがかなり予想外のアプローチを報告しました。層の数を減らすと、バンドギャップエネルギーが 7 eV から 2.5 eV に減少し、二層の場合はバンドギャップエネルギーが約 2.5 eV の半導体の性質を示しました。これは、格子緩和と表面ドーピング効果によるものと考えられます。これらのバンドギャップ設計された 2D マイカナノシートは、狭いバンドギャップ、半導体から金属への転移、優れた層依存構造の安定性を必要とする 2D ナノシートベースの電子/光電子デバイスの開発におけるいくつかの重要な問題を解決する可能性があります。

その報告に関連して、この研究では、第一原理密度汎関数理論 (DFT) 計算を通じて、偶数番号の 2D マイカナノシートが奇数番号の 2D マイカナノシートよりも安定性が低いことを発見しました。これはコアシールドモデルと、ラマンイメージングによって証明されます。

第一原理計算は、Vienna Ab-initio Simulation Package (VASP)32 に実装されている DFT フレームワーク内で実行されました。交換相関ポテンシャルは、Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) 汎関数を使用した一般化勾配近似によって近似されました 33,34,35。運動エネルギーのカットオフは 500 eV に設定されました。すべての構造は周期境界条件で処理され、周期スーパーセル内の雲母ナノシートは約 20 Å の真空間隔で分離されました。 1L、2L、および 3L マイカナノシートの結晶格子パラメータは、以前のレポートで入手できます36。最適化された構造は、原子間力が 0.01 eV Å-1 未満になるまですべての原子位置を緩和することによって得られました。幾何構造最適化および電子構造計算用の K 点メッシュは、それぞれ 6 × 4 × 1 および 10 × 6 × 1 です。原子の電荷は、価数電荷とベーダー電荷の差として定義されました。ベーダー電荷は、電荷密度分解のベーダースキームを使用して決定されました 37。

マイカナノシートの化学的剥離プロセスについては、別の場所で詳しく説明されています2。カリウム有機溶液と雲母粉末の混合物を入れたテフロンで裏打ちされたオートクレーブ内で、溶媒に溶解したカリウムイオンが雲母の層間空間に挿入されました。同時に、雲母に急速マイクロ波加熱を照射し、剥離した雲母ナノシートを生成した。次いで、遠心分離および超音波処理によって、薄い雲母層のコロイド懸濁液を取得した。

白雲母雲母をセロハンテープで機械的に剥離することにより、極薄雲母ナノシートを得た。原料として、市販の高度に秩序化された雲母プレートを使用した。

光学顕微鏡（オリンパス BX-51）および AFM（SII ナノテクノロジー E-スイープ AFM）を使用して、ナノシートのトポグラフィーを観察しました。ラマンスペクトルは、励起波長514.5nmのHORIBA Jobin Yvon (LabRam HR800UV)ラマン顕微鏡を使用して収集しました。ケルビンプローブフォース顕微鏡 (KPFM) は、汚染や水分の吸着を避けるために、真空中で SII Nanotechnology E-スイープ AFM を使用して実行されました。

原材料は以下の通りです。基準物質としての TiO2 (Degussa P-25)、剥離した雲母層、および韓国の Daejung Chemicals & Metals Co., Ltd. から購入したメチレンレッド (MR) 溶液。仕様によれば、MR 溶液は 90% エタノール、9.9% 脱イオン水、0.1% MR で構成されていました。 250 mL の三角フラスコ中で、6 mg の光触媒粉末 (TiO2 (Degussa P-25) または剥離した雲母層) を 50 mL の MR 溶液に懸濁し、室温で暗所に保ち、1 時間撹拌しました。次に、混合物を韓国の仁荷大学のキャンパスで午後 11 時から 15 時まで太陽光の下に保管しました。 MR を使用した実験は別の日に実行されました。水溶液のアリコートを一定間隔（30、60、120、180、240 分）で取り出し、濾紙で濾過し、同じ量の透明な溶液の紫外可視吸収スペクトルを測定器で記録しました。 UV-vis 分光計 (VARIAM Technology、Cary 100 UV-vis)。合成した光触媒の光触媒活性は、MRの518nmにおける吸光度の減少により決定した。

以前の研究 24 では、分子厚が制御された白雲母型 (KAl3Si3O10(OH)2) 2D 雲母ナノシートの構造的および電子的特性について第一原理 DFT 計算を実行しました。異なる層数の 2D マイカナノシートでは、よく知られている量子サイズ効果とは対照的に、異常なバンドギャップの狭小化が観察されました。層の数を減らすとバンドギャップエネルギーが 7 eV から 2.5 eV に減少し、2D ヘテロ構造からデバイスを作製するために必要な、より小さなバンドギャップをもつ 2D 材料を作製する新しいアプローチが提案されました。

マイカナノシートはホスト微結晶から剥離されるため、原子の大部分がバルク内に閉じ込められるのではなく表面に位置するという事実により、異なる構造特性を示す可能性があります。したがって、雲母ナノシートの構造的歪みは、以前の研究で観察された直観に反するバンドの狭小化に寄与し、安定性も変化させる可能性がある。単層および数層の雲母ナノシートの相対的な安定性を調査および比較するために、単層 (1L)、二層 (2L)、および三層 (3L) の雲母ナノシートに対して次のような一連の計算を実行しました。モデルシステム。次の方程式を使用して、雲母ナノシートの表面エネルギーを計算し、安定性を定量化しました。

ここで、A はスラブスーパーセルの表面の面積、Eslab はスラブスーパーセルのエネルギー、Ebulk は原子あたりのバルクエネルギー、N はスラブスーパーセル内の原子の数です。興味深いことに、2L マイカは 1L および 3L マイカよりもそれぞれ 36 meV および 22 meV 安定性が低いことがわかりました。表面エネルギーによって特徴付けられる安定性は、構造的要因と電子的要因の 2 つの要因から得られると想定できます。

ここで、構造要素は表面の局所的な原子環境 (つまり、ダングリングボンドや化学ポテンシャルなどの存在) に由来し、電子は量子電子効果 (つまり、量子閉じ込めなど) に由来します。私たちの場合、単層、二層、三層の雲母構造はすべて同じ種類の K+ 終端を持っています。したがって、構造的要因を除外できます。したがって、奇数層の雲母シートの好ましい安定性は電子効果に起因するものと考えられます。この仮説を裏付けるために、我々は数層の雲母を記述するためのコア遮蔽モデルを開発しました。このモデルによれば、雲母の構造を一連の帯電した正と負の層として扱います。正の層は K+ 領域に対応し、負の層は 4 面体 - 8 面体 - 4 面体のサンドイッチ領域に対応します (文献 24 の図 1)。正の領域と負の領域は、一般的なクーロンのような方程式に従って相互作用します。

したがって、安定性は正と負の電荷の値、および正と負の層間の距離に依存します。単層雲母ナノシート (1L) では、正の表面 K+ イオン層 (Q1) と負の四面体 - 八面体 - 四面体サンドイッチコア (Q2) 電荷の間に安定した電磁引力が存在します。しかし、二層雲母ナノシート（2L）では、コア領域に正の電荷が存在します。周囲の負電荷によって遮蔽されますが、コア内のこの遮蔽された正電荷が表面の正の K+ イオン層と反発し、二重層雲母を不安定にします。シールド効果は負の Q2 の部分控除に相当するため、上記の式は次のように書き直すことができます。

これにより、表面の K+ イオン層と隣接する負の四面体 - 八面体 - 四面体のサンドイッチ層との間の静電引力相互作用が減少します。また、三層雲母ナノシート（３Ｌ）では、コア領域に負の電荷が発生する。コア内のこの遮蔽された負電荷が表面の正の K+ イオン層を引き付ける前に、隣接する正の K+ イオン層によって確実に遮蔽されます。しかし、距離が遠いと、3L 構造を安定化させるための引力相互作用が劇的に弱まる可能性があります。

この仮説を検証するために、単層、二層、三層雲母のすべての原子のバーダー電荷を計算しました。バーダー電荷の負の値は、電荷を与えるために電子を受け入れることを表し、正の値は、電荷を与えるために電子を与えることを表します。すべての場合において、表面 K 原子は + 0.89|e| という同様の電荷を持っていることがわかり、これはそれらがほぼ完全にイオン化されていることを示しています。これは、式の Q1 値が等しいことも示唆しています。すべての場合に 1 です。 1L のコア領域の電荷の値 Q2 は - 1.78|e| であり、K+ イオンとコアの間に静電引力相互作用が生じます。ただし、 \({Q}_{2}^{shielded}\) の値は 0.004|e| 2L では、コアの正電荷に影響を与える負の層のシールド効果が Q2 の減少につながります。結果として、式 2 を使用した 2L で得られる相互作用ははるかに弱いと予想されます。 (4) したがって、安定性が低下します。 3L で計算された \({Q}_{2}^{shielded}\) の値は無視できます。これは、コアから表面までの距離が長いことに起因すると考えられます。これは、多くの層の雲母ナノシートではコアシールド効果が実質的ではない可能性があることを示唆しています。これに基づいて、我々は結論をさらに拡張し、偶数の層を有する雲母は奇数の層を有する雲母よりも安定性が低いであろうことを示唆することができる(図1)。

数層マイカのコアシールドモデル。青色は正電荷領域（K 層）を表し、緑色は負電荷領域（四面体および八面体のサンドイッチ構造）を表します。

奇数番目の雲母層が偶数番目の雲母層よりも安定であるという理論計算を証明するために、剥離した雲母ナノシート製品の各層の個体数を測定することを試みました。剥離された雲母製品の層の数を特定するために、光反射率とラマン散乱を組み合わせた特性評価を実行しました。図 2a は、白色光照明下の光学画像を示しています。マイカ/SiO2 および SiO2/Si 界面からの干渉効果により、見かけの色はナノシートの厚さに依存することが観察されました 25、26。厚さ分布のより定量的な画像を取得するために、雲母ナノシートの最大コントラストに近い530 nmの単色照明を使用して光学特性評価（図2b、c）を実行しました25。明らかに、雲母ナノシートは基板よりも高い反射率を示しました。この画像は、1 ～ 5L の範囲の層の厚さ分布を明確に示しています。図2cの挿入図は、光学コントラストの1L部分から測定されたAFM画像を示しています。マイカナノシートと SiO2/Si 基板の高さの差は 1.04 nm で、これは 1L のマイカナノシートの理論的厚さに匹敵しました24。

(a) 100 nm SiO2/Si 基板上の雲母ナノシートを白色光で測定した光学画像。 (b) 雲母ナノシートの最大コントラストに近い 530 nm の光で測定した光学画像。 (c) 単層雲母ナノシート上で 530 nm の光で測定した光学画像。 (挿入図) (c) の点線領域から撮影した AFM 画像。 (d) 異なる層数のマイカナノシートのラマンスペクトル。スペクトルは (b) と同じフィルムから取得したものです。 (e) 263-cm-1 モードで監視されたラマン強度マップ。 (f) 100 枚のラマンマッピング画像から推定された層数の分布。

光反射率を使用した厚さの識別を確立したので、2D 材料の厚さを特性評価するための強力なツールの 1 つであるラマン分光法を拡張します。図2dは、異なる層数の雲母ナノシートのラマンスペクトルを示しています。マイカのラマン散乱効率はグラフェンや MoS2 のラマン散乱効率よりもはるかに低い (約 100 倍) ものの、厚さの依存性を監視することができました。ラマンスペクトルのピーク強度は明らかに層の数に依存します。ピーク強度を画像に変換することで、雲母ナノシートの集団を層数で視覚化できます。これは、2D 材料の層数を決定する際によく使用されます。これに基づいて、剥離された雲母製品の層の数を示すラマンイメージングを行うことができます。ラマンイメージングの一例を図2eに示します。これは、数層の雲母ナノシートの存在を明らかにしています。雲母ナノシートの典型的な数は、1、2、3、および 5 であることが観察されました。奇数層の雲母ナノシートに加えて、偶数層 (つまり、この場合は 2) の雲母ナノシートが生成されたことが観察されました。レイヤーの数 (つまり、1、3、5)。この結果は、2L雲母ナノシートの存在を確認しましたが、奇数層雲母ナノシートの量は偶数層雲母ナノシートよりも大幅に多かったです。さまざまな剥離雲母製品から撮影した 100 枚のラマン画像から奇数層と偶数層の母集団を推定しました。結果は図2fにまとめられており、奇数番号の雲母ナノシートが優勢であることを明らかに示しています。層数に関する雲母ナノシートの集団のこの直接観察は、コア遮蔽モデルとよく一致しており、偶数層の雲母ナノシートは奇数層の雲母ナノシートに比べて安定性が低いことを示している。

コア遮蔽モデルによれば、コア領域の電荷の交替により、表面に平行な成分による双極子場の交替が生じる可能性があるため、奇数/偶数番号の層に 2 種類の表面電荷が存在する可能性があります。つまり、すべてのタイプの層の表面はすべて正ですが、奇数番号の層は負のコア領域が多いため強い双極子を持ち、偶数番号の層は負のコア領域が少ないため比較的弱い双極子を持ちます。。これを検証するために、分子スケールで表面の仕事関数を観察できるケルビンプローブ力顕微鏡（KPFM）を使用して、2D雲母ナノシートの表面電荷状態を測定しました。固体の仕事関数は、さまざまな表面現象、化学組成、表面の再構築、半導体のドーピングとバンドベンディング。図3に示すように、1Lおよび3Lマイカナノシートなどの奇数番号の層は、2Lマイカナノシートなどの偶数番号の層よりも正の値を示します。さらに重要なことは、1L と 3L の表面電荷状態がほぼ同じであることです。我々は、3L ナノシートのバンドギャップが 1L および 2L ナノシートよりも大きいことを証明しました。図 3 で表面電荷が役割を果たしていない場合、3 つの仕事関数に対応する 3 つのタイプ (各層タイプに 1 つ) が表示されるはずです。図 3 で 2 つのタイプが観察されるという事実は、奇数層と偶数層で交互に電荷が存在することを裏付けています。

(a) AFM 画像および (b) KPFM によって測定された剥離雲母製品の帯電状態。

剥離した雲母ナノシートを活用する目的で、色素の分解を試験することでその光触媒特性を調査しました。マイカおよびTiO2（参照として使用）の光触媒分解活性を図4に示します。TiO2またはマイカナノシートを含むメチレンレッド（MR）溶液の紫外可視（UV-vis）吸収スペクトルを図4に示します。 S1 (オンラインの補足図 S1 を参照)。太陽光照射の前に、雲母または TiO2 の懸濁液と色素を含む MR 溶液を暗所で撹拌し、色素と光触媒の間の吸着/脱着平衡を確立しました。

518 nm における MR の紫外可視吸収スペクトル。

図 4 に示すように、雲母ナノシートはアニオン性 MR 色素の強い吸収を示し、初期吸収値は 4.05 です。特に、雲母ナノシート上のMRの吸光度は、250分間の太陽光照射後に4.05から2.8に減少した。一方、MR は TiO2 上ではまったく劣化せず、その濃度は 250 分後もほとんど変化しませんでした。色素の分解には 2 つのステップが必要です: (1) 雲母ナノシートへの色素の吸着、および (2) 光電子による色素の破壊。剥離によって作製されたマイカナノシートは、主に1層と3層、一部に2層からなる数層のフレークから構成されています。我々の「コアシールド」モデルによれば、雲母ナノシート構造は、一連の帯電した正と負の層として扱うことができます。正の層は K+ 領域に対応し、負の層は挟まれた SiO4 – AlO6 – SiO4 領域に対応します。したがって、剥離された雲母ナノシートによる効果的な MR 劣化は合理的です。対照的に、負に帯電した TiO2 表面では MR が大幅に低下することは予想されません。マイカナノシートに関する私たちの研究は、それが酸性染料を効果的に分解できる潜在的な候補であることを示唆しています。正に帯電した TiO2 表面は、アニオン性 MR 色素の光触媒分解に対する正の雲母表面の効果をよりよく理解できるため、溶液の pH を調整する 38 か、光触媒色素の分解試験用にプロトン化アミン 39 を組み込むことにより、正に帯電した TiO2 ナノ粒子を合成する予定です。。

1L、2L、および 3L 雲母ナノシートの表面 K 原子は同様の + 0.89|e| の電荷を持っているため、アニオン性 MO 色素の表面吸着を引き起こすそれらの対応する静電相互作用は、わずかな矛盾を示す可能性があります。バンドギャップエネルギーが層数の減少に伴って減少する傾向があることを考慮すると 24、これは UV-Vis 光の吸収の増加につながります。したがって、電子正孔対の再結合がナノシート層の数によって変化しないと仮定すると、MO 色素の光触媒分解効率は層数の減少とともに増加します。

私たちは、DFT ベースの理論モデリングと分光法技術を使用して、白雲母型 (KAl3Si3O10(OH)2) 2D 雲母ナノシートの層依存性の安定性を調査しました。異なる層厚さ (n = 1、2、および 3) の雲母ナノシートに対する DFT 計算により、奇数番目の層の好ましい安定性は電子効果に由来することが示されました。電子効果が主要な役割を果たすという合理的な仮定に基づいて、私たちはコアシールドモデルを開発し、雲母ナノシートの偶数層の不安定性を証明することに成功しました。二重層雲母内の K 中間層は、コア電荷のシールド効果を生み出します。ラマンイメージングにより、剥離した雲母製品は主に奇数番号の層（すなわち、1L、3L、および5L）で構成され、少量の偶数番号の層（2Lおよび4Lなど）で構成されていることが明らかになりました。このモデルは、KPFM による表面電荷測定によってさらに証明されました。我々は、MR 溶液を使用して、剥離した雲母ナノシートの光触媒分解能力を TiO2 の光触媒分解能力と比較しました。マイカは MR に対して非常に高い分解能力を持っていましたが、TiO2 はそうではなかったことから、マイカナノシートが酸性 MR の光触媒分解に使用できる可能性があることが示されました。

この研究中に生成または分析されたすべてのデータは、合理的な要求に応じて責任著者から入手できます。

ノボセロフ、KSら。原子的に薄い炭素膜における電界効果。サイエンス 306、666–669 (2004)。

論文 ADS CAS PubMed Google Scholar

長田 M. & 佐々木 T. 剥離酸化物ナノシート: ナノエレクトロニクスへの新しいソリューション。 J. メーター。化学。 19、2503–2511 (2009)。

記事 CAS Google Scholar

Mas-Ballesté, R.、Gómez-Navarro, C.、Gómez-Herrero, J. & Zamora, F. 2D 材料: グラフェンとその先へ。ナノスケール 3、20–30 (2011)。

論文 ADS PubMed Google Scholar

長田 M. & 佐々木 T. 二次元誘電体ナノシート: ナノ結晶構成要素からの新しいナノエレクトロニクス。上級メーター。 24(2)、210–228 (2012)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

バトラー、SZら。グラフェンを超えた二次元材料における進歩、課題、機会。 ACS Nano 7(4)、2898–2926 (2013)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Geim, K. & Van der Grigorieva, IV ワロンのヘテロ構造。ネイチャー 499、419–425 (2013)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Sangian, D. et al. 2D 層状材料を使用した材料ナノアーキテクトニクス: インターカレーションプロセスの最近の開発。小 14(33)、1800551 (2018)。

記事 Google Scholar

Azadmanwari, J.、Wang, J.、Berndt, CC、Yu, A. クリーンエネルギーアプリケーションのための 2D 層状有機無機ヘテロ構造。 J. メーター。化学。 A 6、3824–3849 (2018)。

記事 CAS Google Scholar

コング、Ｘら。グラフェンを超える元素二次元ナノシート。化学。社会改訂 46、2127–2157 (2017)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

キム、HG & リー、H.-B.-R. 2D 材料への原子層堆積。化学。メーター。 29(9)、3809–3826 (2017)。

記事 CAS Google Scholar

マラニ、D. et al. 二次元（2D）ナノシートガドリニウムドープ酸化セリウム（CGO）形成における核生成フロントの不安定性。クリスタ。工学共通。 20、1405–1410 (2018)。

記事 CAS Google Scholar

Luo, B.、Liu, G. & Wang, L. 光触媒用 2D 材料の最近の進歩。ナノスケール 8、6904–6920 (2016)。

論文 ADS CAS PubMed Google Scholar

Late、DJ、Rout、CS、Chakravarty、D.、Ratha、S。二次元層状材料の新興エネルギーアプリケーション。できる。化学。トランス。 3、118–157 (2015)。

Google スカラー

Pawbake、AS、Jadkar、SR & Late、DJ SnSe ナノロッドをベースにした高性能湿度センサーおよび光検出器。メーター。解像度エクスプレス 3、105038 (2016)。

記事 ADS Google Scholar

ノーザンテリトリーのシェルケ氏と DJ のレイト氏光および湿度センサー用途のための MoSe2 ナノフラワーの水熱成長。 Sens. Actuators A 295、160–168 (2019)。

記事 CAS Google Scholar

Reshmi, S.、Sundheep, R. & Late, DJ 『2D 材料の特性評価のための高度な分析技術』の 2D 層状材料のための光学ベースの技術 (Rout, CS & Late, DJ 編) 2-1-2-24 (AIP Publishing) 、2022）。

Chacko, L. & Late, DJ 『2D 材料の特性評価のための高度な分析技術』の 2D 層状材料に対するラマン分光法ベースの技術 (Rout, CS & Late, DJ 編) 3-1-1-20 (AIP Publishing、2022) 。

遅れました、DJら。 SiO2/Si 基板上のカルコゲナイドの極薄層の迅速な特性評価。上級機能。メーター。 22、1894 ～ 1905 年 (2012)。

記事 CAS Google Scholar

Kadrekar, R. & Late, DJ 密度汎関数理論: 2D 材料の特性評価のための高度な分析技術における 2D 材料の研究のための調査および予測ツール (Rout, CS & Late, DJ 編) 11-1-11-22 （AIP出版、2022年）。

米国シェノイら層状テルル化ガリウムの電子構造と性質。化学。物理学。レット。 651、148–154 (2016)。

記事 ADS CAS Google Scholar

Yoffe, D. 低次元システム: 半導体微結晶 (ゼロ次元システム) および一部の準二次元システムの量子サイズ効果と電子特性。上級物理学。 51(2)、799–890 (2002)。

記事 ADS Google Scholar

石川龍、山崎伸、渡辺伸、坪井直。ペロブスカイト/グラフェン太陽電池におけるグラフェン層の層依存性。カーボン 172、597–601 (2021)。

記事 CAS Google Scholar

Low, G. & Zhang, Q. ゲート誘電体層としての極薄で平坦なマイカ。 Small 8(14)、2178–2183 (2012)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

キム、SS 他 2D マイカナノシートの制御された分子厚によって引き起こされる調整可能なバンドギャップの狭化。化学。メーター。 27(12)、4222–4228 (2015)。

記事 CAS Google Scholar

Castellanos-Gomez, A. et al. 原子レベルで薄い雲母フレークと、グラフェン用の極薄絶縁基板としてのその応用。 Small 7、2491–2497 (2011)。

CAS PubMed Google Scholar

キム、H.-J. 他。単層酸化物ナノシートとその構造の探索。科学。議員第 6 号、19402 (2016)。

論文 ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

クリステンソン、香港およびトムソン、ニューハンプシャー州空気劈開雲母表面の性質。サーフィン。科学。議員 71(2)、367–390 (2016)。

記事 ADS CAS Google Scholar

パン、X.-F. 他。粉砕した雲母を高性能の生体模倣ポリマー雲母フィルムに変換します。ナット。共通。 9、2974 (2018)。

論文 ADS PubMed PubMed Central Google Scholar

ウィークス、JR マイカの誘電率。物理学。黙示録 19、319–322 (1922)。

記事 ADS CAS Google Scholar

イスラム MR および富取 M. シリコン基板上の剥離された人工合成マイカナノシートの離散的な厚さの評価: ナノシートを通るトンネル電流の特性評価に向けて。応用シュール。科学。 532、147388 (2020)。

記事 CAS Google Scholar

Ding, J.、Zhao, H. & Yu, H. グラフェンよりも優れている: 超耐食性の天然マイカナノシート。ナノスケール 12(30)、16253–16261 (2020)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Davidson, T. & Vickers, AF 真空紫外における雲母の光学特性。Ｊ．Ｐｈｙｓ． C 5(8)、879–887 (1972)。

記事 ADS CAS Google Scholar

Rudenko, N.、Keil, FJ、Katsnelson, MI & Lichtentein, AI 雲母上のグラフェンの接着: 表面形態の役割。物理学。 Rev. B 83、045409 (2011)。

記事 ADS Google Scholar

Kresse, G. & Furthmuller, J. 平面波基底関数セットを使用した非経験的な総エネルギー計算のための効率的な反復スキーム。物理学。 Rev. B 54(16)、11169–11186 (1996)。

記事 ADS CAS Google Scholar

Perdew, JP、Burke, K.、Ernzerhof, M. 一般化された勾配近似が簡単になりました。物理学。レット牧師。 77、865–3868 (1996)。

記事 Google Scholar

ウー、SNら。観察された雲母ナノシートの狭いバンドギャップの起源。科学。議員第 12 号、2868 (2022)。

論文 ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

タン、W.ら。格子バイアスのないグリッドベースの Bader 解析アルゴリズム。Ｊ．Ｐｈｙｓ．凝縮します。事項 21(8)、084204 (2009)。

論文 ADS CAS PubMed Google Scholar

Azeez、F.ら。帯電可能なチタニアナノ粒子を使用したメチレンブルー色素の光触媒分解に対する表面電荷の影響。科学。議員番号 8、7104 (2018)。

論文 ADS PubMed PubMed Central Google Scholar

Klaysri、R. et al. 可視光照射下での光触媒脱色のためのアミン官能化 TiO2 表面のワンステップ合成。 J.Ind.Eng. 化学。 45、229–236 (2017)。

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人物の描画に関しては、Jin-Young Kim 氏の協力に感謝します。

仁荷大学校材料科学工学部、仁川、22212、大韓民国

キム・ジェフン＆キム・サンソプ

Entropic Interface Group、シンガポール工科デザイン大学、シンガポール、487372、シンガポール

ヴァディム。 V. クリシュ、Shunnian Wu、Ping Wu

名古屋大学サステナビリティ材料・システム研究所 (IMaSS)、〒464-8601 名古屋

Yue Shi & Minoru Osada

漢陽大学材料科学工学部、ソウル、04763、韓国

キム・ヒョヌ

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SSKが企画・デザインしました。 JHKでは染料の実験を行いました。 VVK は DFT 計算を実行しました。 SW は DFT 計算を実行しました。 YS は AFM およびラマン実験を実施しました。 PWはドラフトを作成し、モデルを指導しました。 MO はラマンスペクトルと KPFM の結果を取得し、関連部分の草案を作成しました。 HWK が原稿を完成させました。著者全員が結果について議論し、原稿についてコメントしました。

ピン・ウー、長田実、キム・ヒョヌ、またはキム・サンサブへの通信。

著者らは競合する利害関係を宣言していません。

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転載と許可

Kim、JH.、Kulish、VV、Wu、S. 他 2D マイカナノシートの層依存の安定性。 Sci Rep 13、7880 (2023)。 https://doi.org/10.1038/s41598-023-34465-5

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受信日: 2022 年 11 月 21 日

受理日: 2023 年 4 月 30 日

公開日: 2023 年 5 月 15 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-34465-5

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