Liquid phase exfoliation
2008 সালে প্রথম প্রদর্শিত, তরল-পর্যায় এক্সফোলিয়েশন (এল. পি. ই) একটি সমাধান-প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতি যা স্তরযুক্ত স্ফটিকগুলিকে প্রচুর পরিমাণে দ্বিমাত্রিক ন্যানোশিটে রূপান্তর করতে ব্যবহৃত হয়। এটি বর্তমানে 2ডি ন্যানোশিট তৈরির অন্যতম স্তম্ভ পদ্ধতি। আই. ডি. টেকএক্স-এর মতে, এল. পি. ই থেকে প্রত্যক্ষ বা পরোক্ষভাবে উদ্ভূত এক্সফোলিয়েশন কৌশলগুলির পরিবার এখন বিশ্বব্যাপী গ্রাফিন উৎপাদন ক্ষমতার 60 শতাংশেরও বেশি। এই পদ্ধতিতে গুঁড়ো স্তরযুক্ত স্ফটিক যোগ করা হয়, উদাহরণস্বরূপ গ্রাফাইট, উপযুক্ত দ্রাবকগুলিতে এবং শক্তি সন্নিবেশ করা হয়, প্রায়শই অতিস্বনক দ্বারা, যদিও উচ্চ-শিয়ার মিশ্রণ প্রায়শই ব্যবহৃত হয়। শক্তির সংযোজন খণ্ডিতকরণ এবং এক্সফোলিয়েশনের সংমিশ্রণ ঘটায় যার ফলে স্তরযুক্ত স্ফটিক থেকে ছোট ছোট ন্যানোশিট অপসারণ করা হয়। এইভাবে গ্রাফাইটকে প্রচুর পরিমাণে গ্রাফিন ন্যানোশিটে রূপান্তরিত করা যেতে পারে। সাধারণভাবে, এই ন্যানোশিটগুলি কয়েক একক স্তর পুরু এবং পার্শ্বীয় আকারের দশ ন্যানোমিটার থেকে অনেক মাইক্রন পর্যন্ত হতে পারে। এই ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকা ন্যানোশিটগুলি আধা স্থিতিশীল সাসপেনশন তৈরি করে যতক্ষণ না ব্যবহৃত দ্রাবকগুলির ন্যানোশিটের মতো পৃষ্ঠ শক্তি থাকে। প্রতি লিটারে 1 গ্রাম ক্রমের বিক্ষিপ্ত ঘনত্ব অর্জন করা যেতে পারে। দ্রাবক ছাড়াও, আণবিক স্থিতিশীল ব্যবহার করাও সম্ভব, উদাহরণস্বরূপ সার্ফ্যাক্ট্যান্ট বা পলিমারগুলি ন্যানোশিটগুলিকে আবরণ করতে এবং এগুলিকে পুনর্বিন্যাসের বিরুদ্ধে স্থিতিশীল করতে পারে। এর সুবিধা হল এটি ন্যানোশিটগুলিকে জলে ঝুলিয়ে রাখার অনুমতি দেয়। যদিও এই পদ্ধতিটি প্রথম গ্রাফিন ন্যানোশিট উৎপাদনের জন্য এক্সফোলিয়েট গ্রাফাইটে প্রয়োগ করা হয়েছিল, তবে এটি তখন থেকে মলিবডেনাম ডাইসালফাইড, টাংস্টেন ডাইসলেনাইড, বোরন নাইট্রাইড, নিকেল (II) হাইড্রক্সাইড, জার্মেনিয়াম মনোসালফাইড, এসএনপি3 এবং কালো ফসফরাস সহ বিস্তৃত 2ডি উপকরণ তৈরিতে ব্যবহৃত হয়। তরল পর্যায় এক্সফোলিয়েশন দ্বারা উত্পাদিত তরল সাসপেনশনগুলি কার্যকরী কাঠামোর একটি পরিসীমা তৈরি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, এগুলি ইঙ্কজেট প্রিন্টিংয়ের মতো মানক কৌশল ব্যবহার করে পাতলা ফিল্ম এবং নেটওয়ার্কে মুদ্রণ করা যেতে পারে। মুদ্রিত কাঠামো মুদ্রিত ইলেকট্রনিক্স, সেন্সর এবং ন্যানোকম্পোজিট সহ বিভিন্ন ক্ষেত্রে ব্যবহার করা হয়েছে। সম্পর্কিত পদ্ধতিগুলির মধ্যে রয়েছে ওয়েট বল মিলিং, হোমোজিনাইজেশন, মাইক্রোফ্লুইডাইজেশন এবং ওয়েট জেট মিলিং দ্বারা এক্সফোলিয়েশন। তরল পর্যায় এক্সফোলিয়েশন অন্যান্য তরল এক্সফোলিয়েশন পদ্ধতির থেকে আলাদা, উদাহরণস্বরূপ গ্রাফিন অক্সাইডের উৎপাদন, কারণ এটি অনেক কম ধ্বংসাত্মক, ন্যানোশিটের বেসাল প্লেনে ন্যূনতম ত্রুটি রেখে যায়। সম্প্রতি দেখা গেছে যে এল. পি. ই অ-স্তরযুক্ত স্ফটিকগুলিকে আধা-2ডি ন্যানোপ্লেটলেটগুলিতে রূপান্তর করতেও ব্যবহার করা যেতে পারে। অরিজিন্স লিকুইড ফেজ এক্সফোলিয়েশন প্রথম 2008 সালে আয়ারল্যান্ডের একটি গবেষণা দল দ্বারা একটি গবেষণাপত্রে বিস্তারিতভাবে বর্ণনা করা হয়েছিল, যদিও একই সময়ে ম্যানচেস্টার গ্রুপ দ্বারা অনুরূপ প্রক্রিয়াটির একটি খুব সংক্ষিপ্ত বিবরণ প্রকাশিত হয়েছিল। যদিও অন্যান্য গবেষণাপত্রগুলি পূর্বে তরলগুলিতে স্তরযুক্ত স্ফটিকগুলি এক্সফোলিয়েট করার পদ্ধতিগুলি বর্ণনা করেছিল, এই গবেষণাপত্রগুলি কোনও পূর্ববর্তী আয়ন আন্তঃসংযোগ বা রাসায়নিক চিকিত্সা ছাড়াই তরলগুলিতে এক্সফোলিয়েশন বর্ণনা করার জন্য প্রথম ছিল। এক্সফোলিয়েশন পদ্ধতিতে এল. পি. ই-তে উপযুক্ত স্থিতিশীল তরলে স্তরযুক্ত স্ফটিক ঢোকানো হয় এবং তারপর স্তরযুক্ত স্ফটিক থেকে ন্যানোশিট অপসারণের জন্য শক্তি যোগ করা হয়। তরলে শক্তি সরবরাহের জন্য বিভিন্ন পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়েছে। সর্বপ্রথম এবং সবচেয়ে সাধারণ হল অতিস্বনকতা। প্রক্রিয়াটি স্কেল আপ করার জন্য, 2014 সালে উচ্চ শিয়ার মিশ্রণ চালু করা হয়েছিল। এই পদ্ধতিটি অত্যন্ত কার্যকর প্রমাণিত হয়েছিল এবং ওয়েট বল মিলিং, হোমোজিনাইজেশন, মাইক্রোফ্লুইডাইজেশন এবং ওয়েট জেট মিলিং সহ সাসপেনশনে শিয়ার তৈরির অন্যান্য বেশ কয়েকটি পদ্ধতিকে অনুপ্রাণিত করেছিল। স্থায়িত্বকারী সবচেয়ে সহজ স্থায়িত্বকারী তরল হল দ্রাবক যার পৃষ্ঠ শক্তি স্তরযুক্ত স্ফটিকের কাছাকাছি থাকে। বাস্তবে, 70 এমজে/এম 2 এর কাছাকাছি পৃষ্ঠের টানযুক্ত তরল ব্যবহার করা হয়। উপরন্তু জলীয় সারফ্যাক্ট্যান্ট দ্রবণ প্রায়শই ব্যবহার করা হয়। কম প্রচলিত, কিন্তু নির্দিষ্ট প্রয়োগের জন্য দরকারী, এক্সফোলিয়েটেড ন্যানোশিটগুলিকে স্থিতিশীল করতে আণবিক বা পলিমারিক সংযোজন ব্যবহার করা হয়। গ্রাফিন ব্যতীত 2ডি উপকরণের এল. পি. ই. এল. পি. ই দ্বারা 2ডি উপকরণের একটি খুব বিস্তৃত পরিসর তৈরি করা হয়েছে। 2008 সালে প্রথম এক্সফোলিয়েটেড উপাদান ছিল গ্রাফিন। এর পরে 2011 সালে বি. এন, এম. ও. এস2 এবং ডব্লিউ. এস2-এর এক্সফোলিয়েশন করা হয়। সেই থেকে, মলিবডেনাম ডিসেলিনাইড, টাংস্টেন ডিসেলিনাইড, গ্যালিয়াম সালফাইড, মলিবডেমাম ট্রাইঅক্সাইড, নিকেল (II) হাইড্রক্সাইড, জার্মেনিয়াম মনোসালফাইড, এসএনপি3, ব্ল্যাক ফসফরাস ইত্যাদি সহ 2ডি উপাদানগুলির একটি বিস্তৃত পরিসরকে এক্সফোলিয়েট করা হয়েছে। অ-স্তরযুক্ত উপকরণের এল. পি. ই সাম্প্রতিক গবেষণায় দেখা গেছে যে তরল পর্যায়ের এক্সফোলিয়েশনটি অ-স্তরযুক্ত 3ডি-দৃঢ়ভাবে বন্ধিত বাল্ক উপকরণ থেকে 2ডি-ন্যানোপ্লেটলেট তৈরি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। এটি স্বজ্ঞাতভাবে অপ্রত্যাশিত কারণ এই থ্রিডি-কঠিন বাল্ক স্ফটিকগুলি তিনটি দিকের সবকটিতেই শক্তিশালী বন্ধন নিয়ে গঠিত। তা সত্ত্বেও, বোরন, সিলিকন, জার্মেনিয়াম, আয়রন ডাইসালফাইড, আয়রন অক্সাইড, আয়রন ট্রাইফ্লোরাইড, ম্যাঙ্গানিজ টেলুরাইডের মতো অনেক অ-স্তরযুক্ত পদার্থ উপযুক্ত দ্রাবকগুলিতে সোনিকেট করার সময় 2ডি ন্যানোপ্লেটলেটে রূপান্তরিত হয়েছে। এটি তরল-পর্যায় এক্সফোলিয়েশন প্রক্রিয়ার প্রক্রিয়া সম্পর্কে অনেক খোলা প্রশ্ন উত্থাপন করে। স্তরযুক্ত পদার্থের ক্ষেত্রে, আন্তঃ-সমতল (প্রধানত ভ্যান ডার ওয়ালস) বন্ধন শক্তি ভাঙার জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি সমতলের আয়নিক বা সমযোজী বন্ধন ভাঙার জন্য প্রয়োজনীয় শক্তির তুলনায় কম। তারপর, এক্সফোলিয়েশন পদ্ধতির ফলে 2ডি-ন্যানোশিট তৈরি হয়। যাইহোক, অ-স্তরযুক্ত 3ডি-শক্তিশালী বন্ধনযুক্ত পদার্থের জন্য, বিভিন্ন পারমাণবিক সমতলের মধ্যে বন্ধনে ন্যূনতম পার্থক্য সহ, কোনও "সহজে বহির্মুখী" দিক নেই এবং সোনিকেশনের অর্ধ গোলাকার কণা পাওয়া উচিত। তা সত্ত্বেও, সিলিকনের মতো নিকটবর্তী আইসোট্রপিক পদার্থগুলি উচ্চ-দিক অনুপাতের প্লেটলেট দেওয়ার জন্য এক্সফোলিয়েট করা হয়েছে। অতএব, যে প্রক্রিয়াগুলির দ্বারা অ-স্তরযুক্ত উপকরণগুলি এক্সফোলিয়েট করা হয় সেগুলি সম্পর্কে একটি বোঝার বিকাশ করা গুরুত্বপূর্ণ হবে, বিশেষত কারণ এই ধরনের অ-স্তরযুক্ত 2ডি-ন্যানোপ্লেটলেটগুলির প্রয়োগের সুযোগ বিস্তৃত, বায়োমেডিকাল অ্যাপ্লিকেশন থেকে শুরু করে শক্তি সঞ্চয় থেকে অপ্টো-ইলেকট্রনিক্স পর্যন্ত। তথ্যসূত্র রাসায়নিক পদার্থবিজ্ঞান পরীক্ষাগার কৌশল