Научное открытие: «интеркристаллы» с уникальной сверхпроводимостью и магнетизмом посредством скручивания атомных слоёв

Исследователи из Университета Ратгерса достигли значительного успеха в материаловедении, открыв новый тип материалов — «интеркристаллы», которые демонстрируют исключительные электронные характеристики. Как указывается в исследовании, данные материалы разработаны с применением метода «твистроники»: два почти невесомых слоя графена, толщина которых составляет всего один атом, были слегка скручены и наложены на слой гексагонального нитрида бора. Это небольшое изменение в расположении слоев создало узор, кардинально изменивший электронные свойства материала.

Профессор Ева Андре, ведущий автор исследования, подчеркивает, что открытие «интеркристаллов» предоставляет новые горизонты для проектирования материалов. Регулировка электронных свойств осуществляется исключительно за счет геометрии, без необходимости в изменении химического состава. Это позволяет разрабатывать более эффективные транзисторы и сенсоры, ранее требовавшие сложных многокомпонентных конструкций и процессов. Джедайя Пиксли, соавтор исследования, добавляет, что в будущем «интеркристаллы» могут стать базой для целых электронных схем, где каждая функция — переключение, запись и передача сигнала — будет управляться на атомном уровне.

Основные предпосылки для этого открытия были заложены еще в 2009 году, когда команда профессора Андре впервые показала, как муаровые узоры в скрученном графене значительно изменяют его электронную структуру. Это исследование стало отправной точкой для развития твистроники. В обычных кристаллах, обладающих повторяющейся атомной структурой, поведение электронов предсказуемо. Однако в «интеркристаллах» даже небольшие изменения структуры ведут к значительным изменениям электронных характеристик, включая появление сверхпроводимости и магнетизма — явлений, нехарактерных для обычных кристаллов.

«Интеркристаллы» представляют собой нечто среднее между традиционными кристаллами и квазикристаллами, открытыми в 1982 году. Они обладают непериодическим расположением атомов, как квазикристаллы, но сохраняют симметрию, характерную для обычных кристаллов. Использование таких распространенных и безопасных элементов, как углерод, бор и азот, делает «интеркристаллы» перспективным материалом для создания экологически чистых электронных технологий. Они могут стать основой для новых электронных схем, атомных сенсоров для квантовых компьютеров и различных потребительских технологий.

Источник: iXBT