В 100 000 раз тоньше волоса: создан металлический материал, который может изменить электронику

Китайские физики нашли способ сжать металлы в сверхтонкие листы, толщиной не более нескольких атомов. Некоторые эксперты считают, что это достижение может произвести революцию в способе изготовления электронных устройств, от маломощных транзисторов до микросхем следующего поколения и сверхчувствительных детекторов. Исследование опубликовано в журнале Nature, пишет Interesting Engineering.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Уникальные сверхтонкие металлические листы

Физики создали двухмерные металлические листы толщиной всего в несколько атомов с помощью нового метода. Эти листы, созданные из висмута, галлия, индия, олова и свинца, в сотни тысяч раз тоньше человеческого волоса. Разработанные учеными из Китайской академии физики сверхтонкие металлические листы обладают исключительно высокой электропроводностью.

Ученые обнаружили, что после того, как металлы становятся очень тонкими, толщиной всего в один или несколько атомов, их свойства резко меняются из-за явления, известного как квантовое ограничение.

По словам физиков, полученные свойства потенциально полезны, но такие двухмерные металлы трудно стабилизировать при микрометровых размерах, поскольку атомы имеют тенденцию принимать свои естественные трехмерные конфигурации и легко окисляются на воздухе.

Ученые давно знают, что двухмерные материалы могут демонстрировать совершенно иные свойства, чем их трехмерные аналоги, даже при одинаковом химическом составе. Например, слой углерода толщиной в один атом, известный как графен, намного прочнее и более проводящий, чем графит в карандашах.

В то время как графен можно легко отделить от кристаллического углерода, который образует естественно сложенные слои, металлы имеют плотно упакованную атомную структуру, что значительно затрудняет их разделение на тонкие листы толщиной с атом.

Физики создали пару сапфировых пластин, каждая из которых покрыта дисульфидом молибдена, материалом, который помогает стабилизировать сверхтонкий металл. Затем они нагрели крошечную каплю металла на одной пластине и прижали ее другой пластиной. По мере охлаждения металл растекался в сверхтонкий лист со слоями дисульфида молибдена, предотвращающими окисление и помогающими извлекать сверхтонкий металл.

Ученым удалось создать листы из пяти разных металлов толщиной всего в несколько атомов и шириной в пару сотен микрометров. Авторы исследования говорят, что этот метод можно применять к любому металлу с низкой температурой плавления. Новый метод позволяет получать устойчивые к воздуху двухмерные материалы с размерами более 100 микрометров, что является существенным улучшением по сравнению с тем, что можно получить с помощью более дорогих и сложных методов, говорят физики.

Революция в создании электроники

Физик Хавьер Санчес-Ямагиши, который не принимал участия в исследовании, говорит, что китайские ученые не являются первыми, кто смог создать чрезвычайно тонкие металлические листы. Но их достижение выделяется тем, что ученым удалось получить крупномасштабные, по-настоящему двухмерные металлы.По словам ученого, стабильность и размеры созданных материалов открывают много возможностей для их интеграции с другими материалами и для создания новых электрических или фотонных устройств.

Авторы исследования считают, что двухмерные металлы можно использовать для создания миниатюрных электронных устройств, и они могут пригодиться при квантовой обработке информации, а также при ее хранении.

Некоторые эксперты считают, что это достижение может произвести революцию в способе изготовления электронных устройств, от маломощных транзисторов до микросхем следующего поколения и сверхчувствительных детекторов

Но Эрик Поп из Стэнфордского университета говорит, что нужно решить много проблем, связанных со сверхтонкими металлическими листами, прежде чем их можно будет интегрировать в электронные устройства. Одним из ключевых препятствий является доказательство их стабильности при высоких температурах, необходимых, например, для производства чипов.

Как уже писал Фокус, еще одно достижение физиков меняет представление о фундаментальных правилах ядерной физики. Эксперимент с изотопом свинца показал, что ядро его атома не такое, как должно быть.