Листы из этого вещества, похожего на графен, могут стать основой памяти будущего и квантовых компьютеров
Российские и японские физики выяснили, как можно превратить окись
меди в абсолютно плоский материал, похожий по своим свойствам на
графен, «нобелевский углерод», сообщает РИА Новости. Листы из
этого вещества могут стать основой памяти будущего и квантовых
компьютеров, пишут ученые в Journal of Physical
Chemistry C.
«Плоские листы окиси меди похожи по своей структуре на решетку,
состоящую не из шестиугольников, как графен, а прямоугольников.
Поведением электронов в ней можно гибко управлять. Это делает
этот материал очень интересным для разработчиков спиновой
электроники», — пишут ученые.
Химики, физики и другие представители естественных наук
достаточно долго считали, что в природе могут существовать только
полностью «трехмерные» материалы, имеющие высоту, ширину и длину.
Эти представления начали меняться только в начале 50 годов
прошлого века, когда физики-теоретики доказали, что «плоские»
атомные структуры могут существовать в принципе.
После долгих безупешных попыток создать подобный материал, эту
задачу удалось решить в 2004 году паре российско-британских
физиков – Андрею Гейму и Константину Новоселову. Они открыли
очень простой, но при этом очень остроумный и эффективный способ
производства графена, «плоской» формы углерода, играя с кусочками
графита при изучении их электрических свойств.
За последующие 15 лет физики и химики открыли несколько десятков
подобных материалов, часть из которых оказалась еще более
интересными, чем графен. Некоторые из них состоят не только из
атомов одного химического элемента, но и двух или даже трех
различных компонентов, такие как «плоские» магниты на базе
соединения хрома и йода, а также редкоземельных металлов и
кремния.
Недавно российские исследователи смогли создать и плоские
структуры из чистого золота и других металлов, чье существование
раньше считалось невозможным по целому ряду причин. Ученые обошли
эти ограничения, осаждая пары металлов на поверхности графена и
прочих «плоских» материалов.
Эти опыты, как отмечают Александр Квашнин, старший научный
сотрудник «Сколтеха», а также его коллеги из других российских и
японских научных центров, натолкнули физиков на мысль, что еще
более «невозможные» плоские материалы можно получить, используя
не одиночные листы графена, а своеобразные «бутерброды» из этой
формы углерода.
Руководствуясь этой идеей, ученые попытались создать первый
плоский материал на базе окиси меди. Он очень давно интересует
физиков сразу по нескольким причинам, в том числе и потому, что
он может стать основой для первых «комнатных» или просто
высокотемпературных сверхпроводников.
Многие исследователи сомневались в том, что плоская версия оксида
меди может существовать в принципе, так как они считали, что она
будет нестабильной при любой мыслимой комбинации «нормальных»
температур и давлений. Квашнин и его коллеги показали, что это на
самом деле не так, синтезировав этот материал и детально изучив
его свойства.
Для этого ученые просчитали то, как будет формироваться слой из
окиси меди в промежутке между двумя слоями графена или других
плоских материалов, используя алгоритм USPEX, созданный известным
российским химиком Артемом Огановым, профессором МФТИ и
«Сколтеха».
Эти расчеты подсказали ученым, как следует синтезировать этот
материал, и какими свойствами он будет обладать. Вдобавок, они
указали на то, что плоский слой из этого окиси меди будет
оставаться стабильным не только при комнатной температуре, но и
при более высоких значениях.
Синтезировав этот материал, Квашнин и его команда детально
изучили его свойства и открыли несколько правил, задающих то,
почему одиночные ячейки этого плоского материала имеют
четырехугольную форму и как именно он образуется. Эти знания, как
надеются ученые, помогут инженерам и физикам использовать его для
создания спиновой электроники или квантовых вычислительных
приборов.
Иллюстрация: © Kvashnin et al. / Journal of Physical
Chemistry C 2019
Источник: ria.ru
