Впервые получен двумерный кристалл галлия

Уперше отримано двовимірний кристал галію

Ученые впервые получили двумерный кристалл галлия толщиной в несколько атомов, который в перспективе можно использовать в сверхтонких электронных устройствах.

Группа исследователей из США и Индии впервые получила образцы двумерных кристаллов галлия толщиной 4–6 атомов – галленен. В дальнейшем галлий в такой форме может найти применение в сверхтонких электронных устройствах.

В начале 2000-х годов британские исследователи российского происхождения Андре Гейм и Константин Новоселов получили образцы графена. Так же как и графит, графен состоит из атомов углерода, но расположены они в одним слоем. Вещество в такой форме называют двумерным кристаллом и, как в случае с графеном, его свойства могут очень отличаться от свойств того же вещества в обычном кристаллическом виде.

Например, как известно, графит используют в карандашах – он хорошо оставляет след на обычной бумаге. А графен, несмотря на то, что чрезвычайно тонкий, имеет очень высокую прочность. Кроме того, благодаря другим уникальным свойствам его уже используют или предлагают использовать в разных отраслях: электронике, энергетике, оборонной промышленности и др. За исследования свойств графена в 2010 г. Андре Гейм и Константин Новоселов получили Нобелевскую премию в области физики.

Оказалось, что некоторые другие вещества также могут существовать в форме двумерных кристаллов. Для одних это доказано лишь теоретически (ведь долго считали, что графен не может существовать даже теоретически), а другие получены в лаборатории. Например, двумерный кристалл олова называется станеном, а расположенные одним слоем атомы силиция, из которых состоит кремний, образуют силицен.

Четверо исследователей из США и Индии попытались получить двумерный кристалл галлия. В случае с графеном первые его образцы добывали весьма примитивным способом. С помощью обычной клейкой ленты от графита отрывали тонкие пленки, пока не получали фрагменты одноатомной пленки – собственно графена. Но в случае галлия этот способ не годится, ведь слои атомов в нем связаны значительно прочнее, чем в графите. Осаждение атомов из газообразной фазы, которое часто применяют для получения двумерных кристаллов, здесь тоже не подходит.

Поэтому исследователи действовали по-другому. Расплавленный галлий (температура его плавления составляет лишь около 30 °C) охлаждали до того момента, когда начиналась кристаллизация. Слои атомов относительно слабо скреплены друг с другом, и именно тогда с помощью более холодной подложки можно «оторвать» несколько слоев. Так двумерный кристалл образуется на поверхности подложки, для которой использовали, например, кремний или некоторые металлы. Площадь полученных кристаллов галленена достигала сотен квадратных микрометров.

Специалисты считают, что галленен можно применять в наноэлектронике. Кроме того, технологию его получения можно использовать для других двумерных кристаллов с относительно низкой температурой плавления.



Добавить комментарий