Интересные темы:

Гаджеты

Немного интересного:

Силицен обещает больше, чем графен

26.09.2013 Наука и жизнь

Взят наноматериал из кремния с необычными особенностями.

Группе ученых под управлением Патрика Фогта из Технического Университета Берлина и Паолы де Падова из Университета структуры материалов (Италия) удалось взять силицен, легко осадив пары кремния на поверхность кристалла серебра. Работа размещена в издании Physical Review Letters.

‹ ›

Ученые ищут перспективные материалы для наноэлектроники. Громадные надежды возлагают на графен, владеющий неповторимыми физическими особенностями и имеющий структуру «сотовых ячеек», но, к сожалению, пока не достигнут ощутимый прорыв в инженерных ответах. Кремний – компонент микросхем, и многим представляются привлекательными с данной точки зрения наноматериалы на базе кремния, потому, что, по всей видимости, интегрировать их в микросхемы будет легче, чем графен.

Силицен сперва был предсказан теоретически, как наноматериал со складчатой структурой поверхности толщиной в один атом и распределением электронов, владеющих особенностями фермионов Дирака.Силицен обещает больше, чем графен

Попытки взять силицен предпринимались много раз разными группами ученых. Но эта – первая, самая убедительная, в которой теоретически предсказанные особенности были обоснованы экспериментально. Применяя способы сканирующей туннельной микроскопии и угловой разрешающей фотоэмиссионной спектроскопии в сочетании с расчетами, основанными на теории функционала плотности, исследователи выяснили валентные углы и межатомные расстояния.

Их эти совпали с теоретическими предсказанными значениями.

Прекрасное экспериментальное ответ – покрыть парами кремния кристалл серебра – напомнило мне рассказ Айвора Джайавера, инженера, сделавшего серьёзное открытие в области квантовой физики. За открытие туннельного результата Айвор в один раз взял Нобелевскую премию. Я приведу неизданную часть интервью, которое я брала у Айвора Джайавера летом 2011 года, в то время, когда он приезжал в Москву.

«В случае если два металла поднести достаточно близко друг к другу, электрон может «перескочить» из одного металла в второй, но ни при каких обстоятельствах не останется в пространстве между ними. Человек, перемещаясь из одного места в второе, будет пребывать в определённой точке пространства в определённое время, а электрон – нет; он будет или в одном металле, или в другом. Задача заключалась в том, как создать такие условия, дабы «перетащить» электрон из одного металла в второй.

Мы вычислили, что между этими металлами должно быть расстояние всего два нанометра. Но весьма тяжело так близко поднести металлы друг к другу. Я испробовал довольно много способов, но ничего не получалось.

Тогда я забрал алюминий, сильно нагрел его при определенных условиях, до кипения, а пары этого металла конденсировал на стеклянной поверхности – оказалось «зеркало», покрытое узким слоем алюминия. Причем, не просто зеркало, на стекло был наложен трафарет, так, что оказалась только тоненькая «зеркальная» полоса. Вторую полосу я сделал подобным образом, сориентировав две эти полосы крест-накрест.

На воздухе поверхность алюминиевого «зеркала» окислилась, и оказался слой оксида нужной толщины – 2 нанометра. И мы смогли зарегистрировать, как электрон туннелирует. Оставалось сделать об этом доклад.

В то время, когда я говорил, я видел по лицам людей, что никто мне не поверил. Посыпались вопросы. Откуда Вы понимаете, что металлы не соприкасаются в каком-нибудь месте?

Откуда Вы понимаете, что оксид алюминия не есть полупроводником? И большое количество таких вопросов мне задавали, но все были весьма вежливы, а также похлопали докладчику…Я начал размышлять, как всё-таки доказать это, чтобы не оставалось сомнений. Полгода я ставил опыты, дабы доказать, что всё так и имеется…Я кроме того поступил в университет, дабы изучить квантовую механику, как раз тогда я сам поверил в собственные результаты».

Рис. 1. Заставка

Рис. 2. Рост Si на Ag (111)-(1х1). (а) Область соотношения между 2p-орбиталями электронов Si и 4d-орбиталями электронов Ag базисного уровня эмиссии как функция от времени осаждения Si на поверхности Ag. (b) (4х4) LEED-паттерн (27 eV) по окончании осаждения приблизительно 1 мл Si при температуре 220 градусов Цельсия. (Красным отмечены точки с соотношением спинов (0; 1/4), (0; 1/2) и (0; 3/4).

Рис. 3. Строения атомарного 2D-слоя силицена. STM-изображение заполненных ячеек:
(a) начальная стадия – поверхность чистого Ag (111)-(1х1), Ubias = — 0,2 V, I = 1,93 nA);
(b) (4х4) слой силицена (Ubias = — 1,4 V, I = 0,29 nA).
(c) Моделирование строения силицена на поверхности Ag (111). Атомы Si «сидят» на «вершине» атомов Ag. В правом нижнем углу: шаростержневая модель слоя силицена (без серебра).

Растояние Si–Si равняется 0,22 нм.

Рис. 4. Модель строения силицена на поверхности Ag (111), выстроенная на базе расчетов способом функционала плотности (DFT). (a) Геометрия смоделированного силицена на поверхности Ag (111) сходится с такой на прошлой иллюстрации. (b) Вид сбоку. (c) Увеличенное изображение гексагонального кольца силицена. Выбранный участок обведен белым на рис. (а). (d) Симуляция STM-изображения (слева) для структуры продемонстрированной на рис. (а).

Смоделированное изображение имеет те же структурные изюминки, что и полученное экспериментально посредством STM (справа), т.е., гексагональная решетка из треугольников с чёрными «центрами».

Создатель: Лариса Аксёнова

Источник: www.nkj.ru

Случайные записи:

Химия 35. Сласти. Состав мёда. Сахар. Шоколад — Академия занимательных наук


Похожие статьи, которые вам понравятся:

Tags:  , , ,