Учёные из Университета Ратгерс совершили прорыв в материаловедении, открыв новый класс материалов – «интеркристаллы», обладающие уникальными электронными свойствами.
Как сообщается в исследовании, эти материалы созданы с использованием метода «твистроники»: два сверхтонких слоя графена, каждый толщиной в один атом, были слегка скручены и помещены на слой гексагонального нитрида бора. Это незначительное смещение слоёв создало узор, который кардинально изменил поведение электронов в материале.
Профессор Ева Андре, ведущий автор исследования, отмечает, что открытие «интеркристаллов» открывает новые возможности для конструирования материалов. Управление электронными свойствами достигается исключительно за счёт геометрии, без изменения химического состава. Это позволяет создавать более эффективные транзисторы и сенсоры, которые ранее требовали сложных многокомпонентных структур и процессов. Джедайя Пиксли, соавтор исследования, добавляет, что в перспективе «интеркристаллы» могут стать основой для целых электронных схем, где каждая функция – переключение, регистрация и передача сигнала – будет управляться на атомном уровне.
Основа для этого открытия была заложена ещё в 2009 году, когда команда профессора Андре впервые продемонстрировала, как муаровые узоры в скрученном графене радикально меняют его электронную структуру. Это исследование стало отправной точкой для развития твистроники. В обычных кристаллах, обладающих повторяющейся атомной структурой, движение электронов предсказуемо. Однако в «интеркристаллах» небольшие изменения структуры приводят к значительным изменениям электронных свойств, включая появление сверхпроводимости и магнетизма – явлений, нетипичных для обычных кристаллов.
«Интеркристаллы» – это нечто среднее между обычными кристаллами и квазикристаллами, открытыми в 1982 году. Они обладают непериодическим расположением атомов, как квазикристаллы, но сохраняют симметрию, характерную для обычных кристаллов. Использование таких распространённых и нетоксичных элементов, как углерод, бор и азот, делает «интеркристаллы» перспективным материалом для создания экологически чистых электронных технологий. Они могут стать основой для новых электронных схем, атомных сенсоров для квантовых компьютеров и различных потребительских технологий.