A szabad levegővel érintkező anyagok felülete „koszos” lesz: mindenféle légköri szennyező anyagok (víz, oxigén, szénhidrogének stb.) tapadnak ki a felületre, lerontva vagy akár teljesen elfedve az anyagunk fizikai-kémiai tulajdonságait. A fenti mondat minden anyagtudományi/felülettudományi laborban elhangozhat és valóban úgy tűnhet, hogy a szabad levegőn elkerülhetetlenül kialakuló a rendezetlen szennyeződésekről, azok összetételéről és struktúrájáról nem sokat tudhatunk. Az ELKH két kutatóközpontjának (Energiatudományi Kutatóközpont, Wigner Fizikai Kutatóközpont) munkatársai Nemes-Incze Péter „Topológia Nanoszerkezetekben” Lendület-kutatócsoportjának vezetésével azonban megmutatták, hogy különböző van der Waals-anyagok felületén (grafén, grafit, hBN, MoS2) a felületi szennyezőrétegben univerzális módon néhány nap alatt rendezett, kristályos szerkezet alakul ki 20-26 szénatomból álló normál alkánok önszerveződésének köszönhetően.
Alacsonyhőmérsékletű (9K) pásztázó alagútmikroszkópos (STM) mérésekkel a szennyezőréteget alkotó egyedi molekulákat, azok méretét, belső szerkezetét és elrendeződését is megfigyelték. Alagút(STS)-, röntgen-fotoelektron(XPS)- és infravörös (IR)- spektroszkópiai mérésekkel megerősítve az önszerveződő egyréteget alkotó molekulák egyértelmű kémiai azonosítása is lehetővé vált. A 2D anyagokon lévő felületi szennyezőréteget alkotó molekulák ilyen szintű ismerete jelentős hatással bírhat számos területen, az alaptudomány, de különösen az alkalmazások szempontjából, ugyanis ez a rendezett molekularéteg akár dominálhatja is a felület és a környezete kölcsönhatását.
Ennek demonstrálásaként kimutatták, hogy a vdW-anyagokon univerzálisan megfigyelhető, mindeddig vitatott hátterű anizotróp súrlódási domének kialakulásáért is egyértelműen az önszerveződő alkán-egyréteg tehető felelőssé. Továbbá ezen súrlódási domének tervezett módon történő átalakítását, „átrajzolását” is demonstrálták oly módon, hogy atomerő mikroszkóp tűjével való pásztázással az egyréteget alkotó hosszúkás molekulák hossztengelyét választott irányba fordították.
Az önszerveződő alkán-egyréteg szerkezetének mélyebb megértését Sűrűségfunkcionál-elmélet (DFT) alapú számítások tették lehetővé, míg annak levegőn való kialakulásának dinamikáját ellipszometriai mérésekkel figyelték meg.
Az eredményeiket a rangos Nature Communications szaklapban publikálták.
