В НИТУ «МИСиС» узнали, как улучшить электронные свойства в двухслойном графене — Naked Science
17.09.2020
НИТУ «МИСиС»

В НИТУ «МИСиС» узнали, как улучшить электронные свойства в двухслойном графене

4.2

Коллектив ученых НИТУ «МИСиС» выяснил, что если в двухслойном графене искусственно создать «отверстие», например, выжечь его лазером, то атомы углерода на границах перераспределятся и образуют соединения между слоями, формируя непрерывную поверхность. Так, несмотря на дефект, электронные свойства материала не только не становятся хуже, но и в ряде случаев улучшаются.

В НИТУ «МИСиС» узнали, как улучшить электронные свойства в двухслойном графене / ©i.sunhome.ru

Статья о работе опубликована в The Journal of Physical Chemistry Letters. Графен – двумерный углеродный кристалл – активно изучается учеными уже несколько десятилетий. Материал обладает целым рядом интересных свойств, что открывает широкие перспективы для самых разнообразных его применений: в устройствах памяти, для фильтрации, для создания защитных покрытий и других целей. Как и любой двумерный материал, графеновые слои можно размещать друг на друге, получая материал с новыми свойствами. Так, двухслойная модификация графена называется биграфен.

Он изучается сравнительно недавно, но ученые уже пришли к интересному выводу: при создании отверстий в материале (например, при помощи пучка лазера или бомбардировки ионами), электронные свойства биграфена могут улучшаться, а именно может открываться запрещенная зона и возникать дипольный момент на краях отверстий. Было, однако, непонятно, чем обусловлен такой эффект – ведь обычно дефекты ведут исключительно к рассеиванию носителей зарядов.

Ученые НИТУ «МИСиС» и ИБХФ РАН изучили поведение отдельных атомов углерода на границе дефектов и нашли ответ: оказывается краевые атомы верхнего и нижнего слоя по контуру дефекта начинают соединяться между собой, образуя непрерывную поверхность с четко определенной структурой.

«В эксперименте современными методами крайне сложно, если не невозможно определить структуру замкнутого края биграфена. Но мы показали, что он во многом эквивалентен межзеренной границе в монослойном графене, что позволило применить разработанную теорию межзеренных границ для описания формирования замкнутых краев в биграфене» – рассказывает один из авторов работы, инженер лаборатории «Неорганические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Ерохин Сергей.

Срастание биграфена на границе дефекта. Заметна периодичность повторения структурного дефекта 5-7 / ©Пресс-служба НИТУ «МИСиС»

«Теперь, зная механизм замыкания слоев биграфена, можно предсказать, какая структура образуется на месте намеренно созданного отверстия даже в случаях нестандартной упаковки слоев, как, например, когда один слой повернут относительно второго.

Кроме того, в нашей работе показано, что замкнутый край обладает высокой локальной кривизной, что приводит к проявлению неожиданных физических свойств, таких как флексоэлектрический дипольный момент», – рассказывает один из авторов работы, доктор физико-математических наук, научный руководитель инфраструктурного проекта «Поиск и предсказание новых низкоразмерных структур и исследование их физико-химических свойств» лаборатории «Неорганические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Павел Сорокин.

Результаты данной работы позволят создавать более совершенные структуры с заданными свойствами. По словам ученых, такой модифицированный биграфен будет особенно интересен для использования в различных устройствах на основе графена для электронных приложений, а также в качестве мембран. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» — российский технический университет; первый вуз в стране, получивший статус «Национального исследовательского технологического университета», лучший вуз России 2019 года по версии Forbes Россия. Сегодня в состав НИТУ «МИСиС» входят 9 институтов и 6 филиалов, 4 из которых работают в России и 2 за рубежом.
Позавчера, 14:34
Илья Ведмеденко

Осведомленный источник ТАСС сообщил, что опытный образец перспективного стратегического бомбардировщика нового поколения соберут к 2023 году. Ранее стало известно, что в России изготовили первый образец двигателя для нового самолета.

11 часов назад
Илья Ведмеденко

Российские судостроители спустили на воду головное скоростное пассажирское судно на подводных крыльях «Метеор 120Р». Предполагается, что оно ни в чем не уступает зарубежным аналогам.

10 часов назад
Мария Азарова

Как показал эксперимент, простая пищевая добавка флаванолов какао помогает людям среднего возраста легче переносить физические упражнения средней интенсивности и повысить их уровень активности.

1 августа
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

29 июля
Сергей Васильев

В Канаде обнаружили окаменелости, поразительно похожие на скелет морских губок и при этом на миллионы лет старше Кембрийского взрыва, когда появились современные типы животных.

Позавчера, 14:34
Илья Ведмеденко

Осведомленный источник ТАСС сообщил, что опытный образец перспективного стратегического бомбардировщика нового поколения соберут к 2023 году. Ранее стало известно, что в России изготовили первый образец двигателя для нового самолета.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: