Положением листов внутри многослойного графена научились управлять

Технологии

ТАСС, 4 декабря. Нобелевские лауреаты Андрей Гейм и Константин Новоселов вместе с коллегами разработали методику, благодаря которой можно точно управлять положением листов графена или других плоских материалов, наложенных друг на друга. Это открывает дорогу для применения "муарового" графена в электронике, пишут ученые в статье для научного журнала Science Advances.

На эту темуФизики создали стабильную версию сверхпроводящего "муарового" графена

Графен – это материал из одиночного слоя атомов углерода, которые соединены между собой структурой химических связей, напоминающих структуру пчелиных сот. За получение и изучение первых образцов графена присудили Нобелевскую премию по физике 2010 года – награду получили выходцы из России Константин Новоселов и Андрей Гейм.

Изучение графена показало, что и у отдельных его листов, и многослойных конструкций из этого двумерного материала и других веществ с похожей структурой, есть экзотические свойства. К примеру, два года назад физики из США склеили два кусочка графена под определенным углом, получив узор, похожий на муаровый, и случайно превратили графен в экзотический изоляторо-сверхпроводник.

При таком положении листов графена атомы углерода начинают сильно влиять на то, как электроны движутся внутри всей этой конструкции. Поэтому если повернуть один из листов графена на определенный угол, то носители тока начинают двигаться без потерь энергии, подобно парам электронов в сверхпроводниках. При небольших отклонениях от этого угла из-за взаимодействий электронов возникает непреодолимый барьер для других частиц. Такое вещество физики называют "изолятором Мотта".

"Прищепка" для графена

Все эти формы "муарового" графена можно использовать для решения множества практических задач. Но пока этому мешает одна простая проблема. Дело в том, что все подобные структуры приходится собирать вручную. Чтобы правильно совместить друг с другом слои графена или других двумерных материалов, приходится проходить через множество проб и ошибок.

Читать:   COVID-19 увеличила опасность малярии для африканцев

Это не мешает экспериментам, но сильно их замедляет. При этом промышленное использование муарового графена остается очень дорогим или просто невозможным. Гейм, Новоселов и их коллеги решили эту проблему. Они разработали технологию, с помощью которой листы графена можно вращать уже после их соединения друг с другом.

Ученые выяснили, что этого можно добиться, если использовать три очень простых ингредиента – стеклянную пластинку, соединенную с ней полусферу из желеобразного кремнийорганического полимера полидиметилсилоксана, а также пленку из оргстекла, нанесенную на поверхность графенового "бутерброда" при помощи электронного микроскопа.

Чтобы управлять положением верхнего слоя графена или любого другого плоского материала, достаточно поднести стекло к образцу и приложить его к пленке из оргстекла. В результате полусфера сцепится с пленкой подобно вакуумной присоске или прищепке, после чего она поменяет свой цвет, что можно легко заметить при помощи микроскопа или любых других оптических инструментов.

Когда это произойдет, положением верхней прослойки "муарового" материала можно легко управлять, сдвигая стекло в стороны или поворачивая на произвольный угол. Как показали первые опыты физиков, подобным образом можно менять положение листов графена и поворачивать их неограниченное число раз. Благодаря этому производством муарового графена можно гораздо проще управлять. 

Чтобы показать, что этот подход работает, Гейм, Новоселов и их коллеги склеили случайным образом три листа из двух разных двумерных материалов, графена и нитрида бора. После этого они прикрепили к ним оргстекло и идеально совместили их друг с другом, получив уникальный двойной муаровый узор. Природу и свойства этого материала физикам еще предстоит изучить.

"Благодаря этой методике мы можем управлять физическими свойствами подобных конструкций прямо на месте. То есть мы можем использовать их для создания наноустройств с экзотическими характеристиками. К примеру, мы предполагаем, что ее можно будет использовать в изучении двумерных квазикристаллов, а также сверхпроводящих и изолирующих свойств "муарового" графена", – заключил один из авторов работы, профессор Манчестерского университета Артем Мищенко.

Читать:   В США нашли еще один новый опасный штамм коронавируса

Источник: tass.ru

Оцените статью
Экономические новости