Новый материал может стать основой принципиально новых процессоров
Наука и космос016:15
Исследователи из Института материаловедения и инженерии Нинбо Китайской академии наук и Чжэцзянского университета совместно с лабораторией объявили о создании первого в мире двумерного материала на базе лантаноидов класса MXene («максин»). Результаты их работы были опубликованы в престижном научном журнале Nature. В отличие от графена, представляющего собой лист атомов углерода толщиной в один атом, MXene состоит из equally тонких слоев, состоящих из переходных металлов (таких как титан, ванадий, ниобий, молибден и др.) и углерода или азота.
Ключевое достижение ученых заключается в том, что им удалось впервые сочетать в одном материале два свойства, которые ранее почти не встречались у MXene одновременно — полупроводниковое поведение и ферромагнетизм.
Ранее большинство известных MXene были основаны на титане, ванадии, ниобии и других ранних переходных металлах. Эти материалы обладают высокой электропроводностью, но не подходят для устройств, где требуется одновременное управление как электрическими, так и магнитными свойствами.
Для решения этой проблемы исследователи разработали новую технологию синтеза, основанную на методе «химических ножниц». Этот подход позволяет буквально «разрезать» кристаллическую структуру на атомном уровне, выборочно удаляя, заменяя или перестраивая отдельные атомные слои. В результате ученые могут собирать материалы почти как конструктор, заранее определяя их будущие характеристики.
Процесс включает два этапа. Сначала металл из группы лантаноидов реагирует с галогенидом меди, формируя промежуточное соединение. Затем, при высокой температуре, оно взаимодействует с графитом, создавая новую слоистую структуру MXene, где чередуются атомы металла, углерода и галогенов.
Тесты подтвердили, что полученный материал одновременно является полупроводником и сохраняет стабильные ферромагнитные свойства. Это сочетание давно считается одной из основных целей в области материаловедения, поскольку открывает новые возможности для разработки принципиально новых электронных устройств.
Особенно большие надежды ученые возлагают на спинтронику — область электроники, использующую не только электрический заряд электрона, но и его спин. Это позволяет создавать более быстрые, компактные и энергоэффективные устройства по сравнению с традиционной микроэлектроникой.
По мнению авторов исследования, новый материал может быть использован в энергоэффективных логических процессорах, высокочастотных системах связи, магнитных датчиках, элементах памяти нового поколения и даже в компонентах будущих квантовых компьютеров.
Не менее значительным достижением стал и сам метод синтеза. Исследователи полагают, что технология «химических ножниц» универсальна и в будущем позволит создавать целое семейство новых двумерных материалов с заранее определенными электрическими, магнитными и оптическими свойствами.
DexterИсточники:ITHomeНаука и космос0Наука16:15
Источник