Liquid phase exfoliation
2008 ஆம் ஆண்டில் முதன்முதலில் நிரூபிக்கப்பட்ட திரவ-கட்ட எக்ஸ்ஃபோலியேஷன் (எல். பி. இ) என்பது ஒரு கரைசல்-செயலாக்க முறையாகும், இது அடுக்கு படிகங்களை பெரிய அளவில் இரு பரிமாண நானோ தாள்களாக மாற்ற பயன்படுகிறது. இது தற்போது 2டி நானோ தாள்களை உற்பத்தி செய்வதற்கான தூண் முறைகளில் ஒன்றாகும். ஐடிடெக்எக்ஸின் கூற்றுப்படி, எல். பி. இ. யில் இருந்து நேரடியாகவோ அல்லது மறைமுகமாகவோ வந்த எக்ஸ்ஃபோலியேஷன் நுட்பங்களின் குடும்பம் இப்போது உலகளாவிய கிராஃபீன் உற்பத்தி திறனில் 60 சதவீதத்திற்கும் அதிகமாக உள்ளது. இந்த முறையானது தூள் அடுக்கு படிகங்களைச் சேர்ப்பதை உள்ளடக்கியது, எடுத்துக்காட்டாக கிராஃபைட், பொருத்தமான கரைப்பான்களில் மற்றும் ஆற்றலைச் செருகுவது, பெரும்பாலும் அல்ட்ராசோனிகேஷன் மூலம், இருப்பினும் உயர் வெட்டு கலவை பெரும்பாலும் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஆற்றலைச் சேர்ப்பது துண்டு துண்டுகள் மற்றும் எக்ஸ்ஃபோலியேஷன் ஆகியவற்றின் கலவையை ஏற்படுத்துகிறது, இதன் விளைவாக அடுக்கு படிகங்களிலிருந்து சிறிய நானோ தாள்கள் அகற்றப்படுகின்றன. இந்த வழியில் கிராஃபைட்டை அதிக அளவு கிராஃபீன் நானோஷீட்களாக மாற்ற முடியும். பொதுவாக, இந்த நானோ தாள்கள் ஒரு சில ஒற்றை அடுக்குகள் தடிமனாகவும், பக்கவாட்டு அளவுகள் பல்லாயிரக்கணக்கான நானோமீட்டர்கள் முதல் பல மைக்ரான்கள் வரை இருக்கும். பயன்படுத்தப்படும் கரைப்பான்கள் நானோ தாள்களைப் போன்ற மேற்பரப்பு ஆற்றல்களைக் கொண்டிருக்கும் வரை இந்த சிதறடிக்கப்பட்ட நானோ தாள்கள் அரை நிலையான இடைநீக்கங்களை உருவாக்குகின்றன. ஒரு லிட்டருக்கு 1 கிராம் வரிசையின் சிதறல் செறிவுகளை அடைய முடியும். கரைப்பான்கள் தவிர, மூலக்கூறு நிலைப்படுத்திகளைப் பயன்படுத்தவும் முடியும், எடுத்துக்காட்டாக சர்ஃபாக்டண்டுகள் அல்லது பாலிமர்கள் நானோ தாள்களை மறைக்கவும், அவற்றை மறுசீரமைப்புக்கு எதிராக உறுதிப்படுத்தவும் முடியும். இது நானோ தாள்களை தண்ணீரில் தொங்கவிட அனுமதிக்கும் நன்மையைக் கொண்டுள்ளது. கிராஃபீன் நானோஷீட்களை உற்பத்தி செய்ய கிராஃபைட்டை எக்ஸ்ஃபோலியேட் செய்ய இந்த முறை முதன்முதலில் பயன்படுத்தப்பட்டாலும், மாலிப்டினம் டைசல்பைடு, டங்ஸ்டன் டைசிலீனைடு, போரான் நைட்ரைடு, நிக்கல் (II) ஹைட்ராக்சைடு, ஜெர்மானியம் மோனோசல்பைடு, எஸ். என். பி 3 மற்றும் கருப்பு பாஸ்பரஸ் உள்ளிட்ட பரந்த அளவிலான 2டி பொருட்களை உற்பத்தி செய்ய இது பயன்படுத்தப்படுகிறது. திரவ கட்ட எக்ஸ்ஃபோலியேஷன் மூலம் உற்பத்தி செய்யப்படும் திரவ சஸ்பென்ஷன்கள் பலவிதமான செயல்பாட்டு கட்டமைப்புகளை உருவாக்க பயன்படுத்தப்படலாம். எடுத்துக்காட்டாக, இன்க்ஜெட் அச்சிடுதல் போன்ற நிலையான நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி அவற்றை மெல்லிய படலங்கள் மற்றும் நெட்வொர்க்குகளாக அச்சிடலாம். அச்சிடப்பட்ட கட்டமைப்புகள் அச்சிடப்பட்ட மின்னணுவியல், சென்சார்கள் மற்றும் நானோ கலவைகள் உள்ளிட்ட பகுதிகளில் பலவிதமான பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஈரமான பந்து அரைத்தல், ஹோமோஜெனேஷன், மைக்ரோஃப்ளூயிடைசேஷன் மற்றும் ஈரமான ஜெட் அரைத்தல் மூலம் எக்ஸ்ஃபோலியேஷன் ஆகியவை தொடர்புடைய முறைகளில் அடங்கும். திரவ கட்ட எக்ஸ்ஃபோலியேஷன் மற்ற திரவ எக்ஸ்ஃபோலியேஷன் முறைகளிலிருந்து வேறுபட்டது, எடுத்துக்காட்டாக கிராஃபீன் ஆக்சைடு உற்பத்தி, ஏனெனில் இது மிகவும் குறைவான அழிவுகரமானது, நானோஷீட்டுகளின் அடித்தள விமானங்களில் குறைந்தபட்ச குறைபாடுகளை விட்டுச்செல்கிறது. அடுக்கு அல்லாத படிகங்களை அரை-2டி நானோ பிளேட்லெட்களாக மாற்றவும் எல்பிஇ பயன்படுத்தப்படலாம் என்பது சமீபத்தில் வெளிவந்துள்ளது. 2008 ஆம் ஆண்டில் அயர்லாந்தில் ஒரு ஆராய்ச்சிக் குழுவால் திரவ கட்ட எக்ஸ்ஃபோலியேஷன் முதன்முதலில் ஒரு கட்டுரையில் விரிவாக விவரிக்கப்பட்டது, இருப்பினும் இதேபோன்ற செயல்முறையின் மிகக் குறுகிய விளக்கம் அதே நேரத்தில் மான்செஸ்டர் குழுவால் வெளியிடப்பட்டது. திரவங்களில் அடுக்கு படிகங்களை எக்ஸ்ஃபோலியேட் செய்வதற்கான முறைகளை மற்ற ஆவணங்கள் முன்பு விவரித்திருந்தாலும், முந்தைய அயனி இடைச்செருகல் அல்லது இரசாயன சிகிச்சை இல்லாமல் திரவங்களில் எக்ஸ்ஃபோலியேஷனை விவரித்த முதல் ஆவணங்கள் இவை. எக்ஸ்ஃபோலியேஷன் முறைகள் LPE என்பது பொருத்தமான நிலைப்படுத்தும் திரவங்களில் அடுக்கு படிகங்களை செருகுவதையும், பின்னர் அடுக்கு படிகங்களிலிருந்து நானோஷீட்களை அகற்ற ஆற்றலைச் சேர்ப்பதையும் உள்ளடக்கியது. திரவத்திற்கு ஆற்றலை வழங்க பல்வேறு முறைகள் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளன. ஆரம்ப மற்றும் மிகவும் பொதுவானது அல்ட்ராசோனிகேஷன் ஆகும். செயல்முறையை அளவிடுவதற்காக, உயர் வெட்டு கலவை 2014 இல் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது. இந்த முறை மிகவும் பயனுள்ளதாக இருந்தது மற்றும் ஈரமான பந்து அரைத்தல், ஒரே மாதிரியான, மைக்ரோஃப்ளூயிடைசேஷன் மற்றும் ஈரமான ஜெட் அரைத்தல் உள்ளிட்ட சஸ்பென்ஷனில் வெட்டு உருவாக்கும் பல முறைகளை ஊக்குவித்தது. நிலைப்படுத்திகள் எளிய நிலைப்படுத்துதல் திரவங்கள் அடுக்கு படிகத்திற்கு அருகில் மேற்பரப்பு ஆற்றலுடன் கரைப்பான்கள் வெளியேற்றப்படுகின்றன. நடைமுறையில், 70 mJ/m2 க்கு அருகில் மேற்பரப்பு அழுத்தங்களைக் கொண்ட திரவங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. கூடுதலாக, நீர் மேற்பரப்பு கரைசல்கள் பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. குறைவான பொதுவான, ஆனால் சில பயன்பாடுகளுக்கு பயனுள்ளதாக, மூலக்கூறு அல்லது பாலிமெரிக் சேர்க்கைகளைப் பயன்படுத்தி எக்ஸ்ஃபோலியேட்டட் நானோஷீட்களை உறுதிப்படுத்துகிறது. கிராஃபீனுக்கு அப்பால் உள்ள 2டி பொருட்களின் எல்பிஇ மிகவும் பரந்த அளவிலான 2டி பொருட்கள் எல்பிஇ ஆல் தயாரிக்கப்பட்டுள்ளன. 2008 ஆம் ஆண்டில் கிராஃபீன் முதன்முதலில் வெளியேற்றப்பட்டது. இதைத் தொடர்ந்து 2011 ஆம் ஆண்டில் பிஎன், எம்ஓஎஸ் 2 மற்றும் டபிள்யூஎஸ் 2 ஆகியவை வெளியேற்றப்பட்டன. அப்போதிருந்து, மாலிப்டினம் டைசிலினைடு, டங்ஸ்டன் டைசிலினைடு, காலியம் சல்பைடு, மாலிப்டிமம் ட்ரையாக்சைடு, நிக்கல் (II) ஹைட்ராக்சைடு, ஜெர்மானியம் மோனோசல்பைடு, எஸ்என்பி3, பிளாக் பாஸ்பரஸ் உள்ளிட்ட பரந்த அளவிலான 2டி பொருட்கள் வெளியேற்றப்பட்டுள்ளன. அடுக்கு அல்லாத பொருட்களின் LPE அடுக்கு அல்லாத 3D-வலுவான பிணைக்கப்பட்ட மொத்த பொருட்களிலிருந்து 2D-நானோபிளேட்டலேட்களை உற்பத்தி செய்ய திரவ கட்ட எக்ஸ்ஃபோலியேஷன் பயன்படுத்தப்படலாம் என்பதை சமீபத்திய ஆய்வுகள் காட்டுகின்றன. இந்த 3டி-திடமான மொத்த படிகங்கள் மூன்று திசைகளிலும் வலுவான பிணைப்புகளைக் கொண்டிருப்பதால் இது உள்ளுணர்வாக எதிர்பாராதது. இருப்பினும், போரான், சிலிக்கான், ஜெர்மானியம், இரும்பு டைசல்பைடு, இரும்பு ஆக்சைடு, இரும்பு ட்ரைஃப்ளூரைடு, மாங்கனீசு டெல்லுரைடு போன்ற பல அடுக்கு அல்லாத பொருட்கள் பொருத்தமான கரைப்பான்களில் சோனிகேட் செய்யும் போது 2டி நானோபிளேட்டில்களாக மாற்றப்பட்டுள்ளன. இது திரவ-கட்ட எக்ஸ்ஃபோலியேஷன் செயல்முறையின் வழிமுறை குறித்து பல திறந்த கேள்விகளை எழுப்புகிறது. அடுக்கு பொருட்களுக்கு, இடை-பிளேன் (பெரும்பாலும் வான் டெர் வால்ஸ்) பிணைப்பு விசைகளை உடைக்க தேவையான ஆற்றல், இன்-பிளேன் அயனி அல்லது சகப்பிணைப்புகளை உடைக்க தேவையான ஆற்றலுடன் ஒப்பிடும்போது சிறியது. பின்னர், எக்ஸ்ஃபோலியேஷன் செயல்முறை 2டி-நானோஷீட்களை உருவாக்குகிறது. இருப்பினும், அடுக்கு அல்லாத 3D-வலுவான பிணைக்கப்பட்ட பொருட்களுக்கு, வெவ்வேறு அணு விமானங்களுக்கிடையேயான பிணைப்பில் குறைந்தபட்ச வேறுபாடு இருப்பதால், "எளிதில் வெளியேற்றப்படும்" திசை இல்லை மற்றும் சோனிகேஷன் அரை கோளத் துகள்களைத் தர வேண்டும். ஆயினும்கூட, சிலிக்கான் போன்ற அருகிலுள்ள ஐசோட்ரோபிக் பொருட்கள் உயர்-பார்வை விகித பிளேட்லெட்டுகளைக் கொடுக்க எக்ஸ்ஃபோலியேட் செய்யப்பட்டுள்ளன. எனவே, அடுக்கு அல்லாத பொருட்கள் வெளியேற்றப்படும் வழிமுறைகளைப் பற்றிய புரிதலை வளர்ப்பது முக்கியமானதாக இருக்கும், குறிப்பாக அத்தகைய அடுக்கு அல்லாத 2 டி-நானோபிளேட்லெட்டுகளின் பயன்பாட்டு நோக்கம் பரந்த அளவில் இருப்பதால், பயோமெடிக்கல் பயன்பாடுகள் முதல் ஆற்றல் சேமிப்பு வரை ஆப்டோ-எலக்ட்ரானிக்ஸ் வரை. குறிப்புகள் வேதியியல் இயற்பியல் ஆய்வக நுட்பங்கள்