Графеновая революция: открытие ученых упрощает создание квантовых устройств
Графен продолжает удивлять ученых своими уникальными свойствами. Состоящий из одного слоя атомов углерода, выстроенных в двухмерной решетке, он обладает невероятной прочностью, легкостью, гибкостью и высокой проводимостью тепла и электричества. Эти характеристики уже нашли применение в электронике, энергетике, медицине и даже квантовых технологиях. Однако достижение его квантовых свойств, в частности, сверхпроводимости, до сих пор требовало сложных и трудоемких методов производства.
Ученые из Инженерной школы Тандон Нью-Йоркского университета под руководством профессора Элизы Риедо сделали значительный шаг в области исследований графена. Их работа открыла новую возможность для создания уникальных атомных структур графена — так называемых ABA- и ABC-доменов — без использования традиционных сложных технологий скручивания и выравнивания слоев.
Долгое время ключевым шагом в достижении квантовых свойств графена было искусственное создание так называемых ABC-стеков. Этот процесс включал ручное скручивание и выравнивание нескольких слоев графена под определенным углом, что требовало высокого уровня точности и затрудняло масштабирование метода для промышленного применения. Однако новое открытие позволяет избежать этих сложностей.
Исследователи обнаружили, что ABA- и ABC-домены могут формироваться самостоятельно при выращивании трехслойного графена на основе карбида кремния (SiC). Используя передовую атомно-силовую микроскопию, команда продемонстрировала, что эти домены появляются естественным образом, благодаря взаимодействию напряжения и геометрии материала.
«В будущем мы сможем контролировать размер и расположение этих доменов путем предварительного структурирования подложки из карбида кремния», — отметила Элиза Риедо.
Особую значимость открытию придает тот факт, что сформированные домены имеют форму полос, шириной в десятки нанометров и длиной в несколько микрон. Это делает их идеальными для применения в квантовых устройствах, таких как суперпроводники, устройства с необычными квантовыми эффектами Холла и волны зарядовой плотности.
Открытие также значительно упрощает процесс создания квантовых устройств на основе графена, приближая его масштабное внедрение в электронику нового поколения. Такие технологии могут стать основой для сверхпроводящих транзисторов, квантовых компьютеров и других инновационных решений. Новая методика самосборки доменов открывает широкие возможности для применения графена в самых разнообразных областях, позволяя еще более эффективно раскрыть потенциал этого удивительного материала.
Ранее мы рассказывали о том, как биологи научились влиять на регенерацию костной ткани при помощи материала на основе графена.
