Нанонаука: в Хельсинки создан уникальный «скрученный» 2D-материал

23 Июнь 2020, 21:15

Ученые финского Университета Аалто разработали совершенно новый метод скручивания атомно-тонких материалов.

Что такое «твистроника»?

Двумерные (2D) материалы, состоящие из одного слоя атомов, привлекли большое внимание с момента создания в 2004 году графена. Эти материалы обладают уникальными электрическими, оптическими и механическими свойствами, такими как высокая электропроводность, гибкость и прочность, что делает их перспективными для применения в лазерах, фотоэлектрических приборах, датчиках, квантовых компьютерах, медицинской технике. Скручивание таких одноатомных листов радикально изменяет их свойства. Когда лист 2D-материала помещается поверх другого и слегка поворачивается, получается двуслойный материал с исключительными характеристиками. Это высокотемпературная сверхпроводимость – что важно для электротехники; нелинейная оптика - перспективно для лазеров и передачи данных; структурная смазывающая способность (structural super-lubricity) - когда трение практически исчезает, это недавно обнаруженное механическое свойство, которое исследователи только начинают понимать. Изучение этих свойств породило новую область исследований -«твистронику», названную так, потому что это фактически сочетание скручивания (twisting) и электроники.

Прорыв финских ученых.

Новизна метода, разработанного финскими учеными в рамках международного сотрудничества, в том, что их способ переноса одноатомных слоев дисульфида молибдена (MoS2) позволяет исследователям точно контролировать угол закручивания между слоями площадью до квадратного сантиметра. Это на сегодняшний день рекордный размер, позволяющий говорить о возможности практического применения. Изготовленные ранее образцы не превышали десяти микрон, что меньше размера человеческого волоса. Кроме того, угол закручивания между слоями предыдущих образцов был случайным. Управление межслойным углом закручивания имеет решающее значение для будущего практического применения твистроники.

«Продемонстрированный нами метод скручивания позволяет настраивать свойства многослойных структур MoS2 в больших масштабах, чем когда-либо прежде. Метод переноса также может применяться к другим двумерным слоистым материалам»Сотрудник кафедры электроники и наноинженерии университета Луочжан Ду (Luojun Du), один из ведущих авторов работы

Исследования в области твистроники были начаты только в 2018 году, поэтому необходимы фундаментальные исследования, чтобы лучше понять свойства скрученных материалов, прежде чем они найдут реальные пути для практического применения.