نوع مقاله : مقاله پژوهشی-مروری

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران ایران

2 دانشکده مهندسی مواد و متالورژی دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران

3 دانشکده مهندسی مواد و متالورژی دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

4 دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

چکیده

مواد دوبعدی، گروهی از مواد هستند که تنها یک بعد آن‎ها در مقیاس نانو است. تعداد بیشتر اتم‎های سطحی در مواد دوبعدی باعث می‎شود که واکنش‎پذیری فیزیکی و شیمیایی در آن‎ها نسبت به حالت بالک افزایش یابد. ویژگی‌های مواد دوبعدی مانند نسبت سطح به حجم بالا، مورفولوژی صفحه‌ای و ویژگی‎های مکانیکی، نوری، الکتریکی و مغناطیسی قابل تنظیم آن‌ها باعث شده که انتخاب مؤثری در کاربردهای الکترواپتیک، قطعات الکترونیکی، انرژی و محیط‌زیست، زیست‌پزشکی، دارورسانی و غیره باشند. مواد دوبعدی به ده دسته کلی تقسیم می‎شوند که عبارتند از: مواد دوبعدی پایه کربنی (شامل گرافن، اکسیدگرافن، اکسیدگرافن احیاشده، گرافِین، فلوئوروگرافن، گرافاین، گرافیدین و گرافون)، نیتریدبور هگزاگونال، کربونیترید گرافیتی، مواد دوبعدی عنصری (عناصر گروه 14‌و 15)، دی کالکوژنیدهای فلزات انتقالی، اکسید فلزهای انتقالی، مکسن‎ها، مواد پروسکایت دوبعدی، فلزات دوبعدی و رس‎های دوبعدی (مشتمل بر رس‎های سیلیکاتی و هیدروکسیدهای دولایه‎ای). در این مقاله، پس از تقسیم‌بندی این مواد، هر یک از آن‌ها معرفی و برخی ویژگی‌ها و کاربردهای آن‎ها بررسی‌شده‌است.اگرچه تاکنون مطالعه بر روی گرافن بیشتر از سایر مواد دوبعدی صورت گرفته است، انتظار می‎رود که این مواد نیز از نظر ویژگی‌ها و کاربرد دارای ظرفیتی مشابه با گرافن باشند و در آینده، پژوهش‎های مرتبط با آن‎ها افزایش یابد و بر تعداد این مواد اضافه گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

2D Materials; Introduction, Classifications, Properties and Application

نویسندگان [English]

  • Zahra Raadi 1
  • Amirhossein Rahimi 2
  • Hajar Ghanbari 3
  • Hossein Sarpoolaky 4

1 School of Metallurgy and Materials Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran

2 School of Metallurgy and Materials Engineering, Iran University of science and technology, Tehran, Iran

3 School of Metallurgy and Materials Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran

4 School of Metallurgy and Materials Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran

چکیده [English]

2D materials are a class of materials with only one dimension in nanoscale. The increase in the number of surface atoms in two-dimensional materials causes a significant increase in the physical and chemical reactivity compared to the bulk counterpart. 2D materials characteristics such as high anisotropy, high surface area, unique morphology, and tunable mechanical, optical, electrical, and magnetic functionalities come out to be a fascinating candidate for application in electro-optic and electronic devices, energy and environmental fields, as well as biomedical and drug delivery in medicine. 2D materials divided into ten major groups, including carbon-based 2D materials (includes graphene, graphene oxide, reduced graphene oxide, graphane, fluorographene, graphyne, graphdiyne, graphone), hexagonal boron nitride (hBN), graphitic C3N4, elemental 2D materials (elements groups 14 and 15), transition metal dichalcogenides (TMDs), transition metal oxides (TMOs), MXenes, 2D perovskite materials, 2D metal materials, and 2D clay materials (silicate clays and layered double hydroxides (LDHs)). In this paper, after the classification of these materials, the introduction, application, and related properties are investigated. So far, more studies have been done on graphene in comparison to other 2D materials. These materials are expected to have a similar capacity to graphene in terms of properties and applications, while ongoing research will increase diversity of this category and depth of knowledge on these groups of materials.

کلیدواژه‌ها [English]

  • 2D materials
  • nano materials
  • Properties
  • Application