Les cristaux bidimensionnels moléculairement minces peuvent atténuer les restrictions d'appariement de réseau de la croissance épitaxiale de couches minces cristallines, tel que rapporté par des chercheurs au Japon.

La croissance épitaxiale est devenue de plus en plus importante pour la croissance de films minces cristallins avec des composants électroniques adaptés, propriétés optiques et magnétiques pour des applications technologiques. Cependant, l'approche est limitée par les similitudes structurelles élevées requises entre un substrat sous-jacent et une couche cristalline en croissance au-dessus de celui-ci. Takayoshi Sasaki et ses collègues de l'International Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA) et de l'Université de Tokyo au Japon démontrent comment l'utilisation de matériaux bidimensionnels peut étendre la polyvalence des techniques de croissance épitaxiale.

En 1984, Le professeur Koma de l'Université de Tokyo a proposé que certains matériaux stratifiés tels que le mica ou le graphite puissent être facilement clivés pour produire des surfaces sans liaisons pendantes qui atténueraient les exigences d'appariement du réseau pour la croissance épitaxiale. Les interactions entre adatomes sur ces matériaux clivés seraient plus importantes par rapport à la croissance sur des substrats monocristallins car les interactions de van der Waals sont faibles. Cependant, la variété des surfaces clivées appropriées est limitée et leur manipulation peut être difficile.

Avec l'attention croissante portée aux matériaux bidimensionnels ces dernières années, Takayoshi Sasaki et ses collègues ont décidé d'étudier les cristaux bidimensionnels moléculairement minces comme couches de germe possibles pour atténuer les exigences d'appariement du réseau d'une manière similaire à l'épitaxie van der Waals de Koma. Ils ont déposé des nanofeuillets de Ca 2 Nb 3 O dix- , Ti 0,87 O 2 ^0.52- , ou MoO 2 ^- sous forme de monocouches hautement organisées sur du verre amorphe. Sur ces différentes surfaces, ils ont développé différentes orientations de SrTiO 3 , une pérovskite importante pour diverses applications technologiques. L'approche a démontré la capacité de développer différentes orientations de SrTiO 3 avec un haut niveau de précision.

Les chercheurs suggèrent qu'à l'avenir, il serait très intéressant de réaliser un contrôle plus sophistiqué de la géométrie de croissance à l'aide de nanofeuillets de structure complexe. Ils ajoutent, "Une conception si avancée, à peine réalisé avec la technologie actuelle, ouvrira une nouvelle voie pour le développement ultérieur de l'ingénierie cristalline."