Когда два лучше трех

Российские и американские физики в первый раз обрисовали поведение электронов в двумерных кристаллах ниобата теллура и узнали, как воздействует двумерность материала на проводящие особенности.

Структура кристаллов ниобата теллура с атомами кремния. Вид сверху на один слой ниобата теллура. d – снимок примера пленки ниобата теллура. е – изображение выбранного участка в атомно-силовом микроскопе; 2L, 5L и 6L – число слоев; вставка показывает высоту би-слоя (~ 1.4nm).‹ ›

Совокупности, в которых электроны смогут двигаться лишь по двум координатам, именуют двумерными (2D). Их изучением занимаются уже много лет. Эти изучения перешли на новый уровень, в то время, когда физики обучились приобретать двумерные материалы, воображающие собой тонкие пленки толщиной от одного до нескольких атомов.

Первым по-настоящему двумерным кристаллом, складывающимся из одного слоя атомов углерода, стал полученный в 2004 году графен. За его изучение Нобелевскую премию 2010 года взяли Андрей Константин и Гейм Новоселов.

Последние успехи в области способов микрорасслаивания позволили приобретать 2D кристаллы из ранее недоступных материалов. Свойства таких 2D материалов радикально отличаются от их «объемных» аналогов. К примеру, графен прозрачен, проводит ток лучше меди, имеет хорошую теплопроводность.

Исследователи рассчитывают, что другие варианты двумерных материалов смогут владеть еще более экзотическими особенностями.

Команда физиков из России и США, в состав которой вошли Павел Любовь и Сорокин Антипина (МФТИ, Технологический университет сверхтвердых и новых углеродных материалов, Университет химической физики РАН) и Захар Попов (Университет физики им. Л.В. Киренского СО РАН) изучили свойства кристаллов ниобата теллура с атомами кремния — Nb3SiTe6.

Это вещество было найдено два десятилетия назад, но оставалось малоизученным. По собственной структуре его кристаллы напоминают сэндвичи толщиной в три атома (около 4 ангстрем): слой теллура, слой ниобия со «вкрапленными» атомами кремния, а после этого опять слой теллура.

Ниобат теллура относится к классу дихалькогенидов металлов – материалов, имеющих химическую формулу MX2, где M — переходной металл, а X — халькоген (кислород, сера, селен либо теллур). В отличие от полуметалла графена, дихалькогениды являются полупроводниками, потому, что имеют запрещенную территорию для электронов (запрещенную область энергий, отделяющую валентную территорию от территории проводимости). Это делает их перспективными материалами для применения в электронике, полупроводниковых лазерах и светодиодах.

Интерес к двумерным материалам в микроэлектронике связан прежде всего с тем, что в том месте практически употребляется лишь поверхность полупроводника, а целый другой его количество – только балласт, мешающий предстоящей миниатюризации. Двумерные материалы из нескольких слоев атомов разрешат снизить размер других устройств и транзисторов. Но, быть может, их особенности отыщут и второе использование.

Так, нобелевский лауреат Константин Новоселов в 2014 году внес предложение на их базе концепцию нового высокотемпературного сверхпроводника.

В лаборатории Университета Тулейна (Новый Орлеан) физики вырастили кристаллы Nb3SiTe6, после этого «отщепили» от них узкие слои — образцы, каковые изучили посредством трансмиссионной электронной микроскопии, других методов и рентгеноструктурного анализа. Целью исследователей было проверить, как с обретением двумерности в веществе изменяется электрон-фононное сотрудничество.

Фононами именуют квазичастицы, кванты колебаний кристаллической решетки — физики ввели понятие фононов, потому, что это помогло упростить описание процессов в кристаллах, подчиняющихся квантовым законам. Электрон-фононное сотрудничество – это сотрудничество электронов с кристаллической решеткой. Оно крайне важно при описании проводящих особенностей в веществе.

Несложнее говоря, от него зависит сопротивление вещества.

«Мы создали теорию, которая предвещала, что в двумерном материале подавляется электрон-фононное сотрудничество за счет размерных эффектов, другими словами, грубо говоря, материал меньше мешает перемещению электронов», — говорит один из участников изучения врач физико-математических наук Павел Сорокин.

Американские сотрудники экспериментально подтвердили это предсказание. «Они совершили измерения, где нашли данный эффект. Отечественные расчеты разрешили отбросить другие варианты объяснений, мы смогли доказать, что электрон-фононное сотрудничество изменяется как раз за счет двумерности пленки», — додаёт Сорокин.

Результаты изучения размещены в издании Nature Physics

По данным МФТИ 

Создатель: Алексей Понятов

Источник: nkj.ru

Случайные записи:

• Как стреляют жуки-бомбардиры
• Вампиры любят свиней

Почему Just Cause 2 лучше чем Just Cause 3 — геймплей с комментариями

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Почему карандаш лучше клавиатуры

  Студенты и обучающиеся, каковые пишут от руки, обучаются лучше тех, каковые печатают, говорится в новом изучении. Согласно мнению ученых, при переходе с…

• Мозг у мужчин больше, но женщины лучше им пользуются

  Ученые заключили , что у мужчин мозг больше, чем у дам. Но дамы намного действеннее пользуются своим мозгом, чем мужчины своим. Также, было обнаружено,…

• Углеродные нанотрубки пропускают электрический ток в два раза лучше, чем предполагалось

  Исследователи из университета штата Иллинойс (University of Illinois) показали большое повышение в пропускании электрического тока углеродными…

• Слоны чувствуют запахи лучше всех зверей

  Генов обонятельных рецепторов у слонов выяснилось кроме того больше, чем у крыс, до сих пор считавшихся обладателями громаднейшего количества…