В последних исследованиях физики из Массачусетского технологического института (MIT) сотрудничали с другими учеными и достигли удивительных результатов в области материаловедения. Они метафорически превратили обычный графит, известный как карандашный грифель, в золото, создав пятислойный ромбоэдрический графен с уникальными свойствами.
Графит, состоящий из слоев графена, был изучен в течение длительного времени, но исследователям удалось обнаружить новые свойства, которые ранее не наблюдались. Работа, опубликованная в журнале Nature Nanotechnology, описывает, как ученые смогли создать материал, обладающий тремя важными свойствами, которые ранее считались недостижимыми для графита.
Доцент физического факультета MIT, Лонг Джу, руководил этим исследованием и подчеркивает его значимость. Он говорит: "Мы никогда не осознавали, что все эти интересные вещи заключены в графите. Это похоже на универсальную покупку". Джу также отмечает, что материалы с таким количеством свойств встречаются крайне редко.
Ромбоэдрический графен представляет собой пятислойную структуру, где атомы углерода расположены в шестиугольниках, напоминающих ячеистую структуру. Этот материал является объектом интенсивных исследований уже несколько лет, но только недавно ученые обнаружили, что складывание отдельных листов графена и скручивание их под определенным углом может придать материалу новые свойства. Это привело к появлению новой области исследований, названной "твистроника".
Однако в новом исследовании ученые обнаружили интересные свойства без необходимости скручивания. Путем укладки пяти слоев графена в определенном порядке они смогли добиться взаимодействия электронов, движущихся внутри материала. Это явление, известное как электронная корреляция, открывает двери для ряда новых свойств и приносит новый взгляд на возможности графита.
"Мы обнаружили, что материал может быть изолирующим, магнитным или топологическим", - говорит Джу. Последнее в какой-то степени связано как с проводниками, так и с изоляторами. По сути, объясняет Джу, топологический материал допускает беспрепятственное движение электронов по краям материала, но не через середину. Электроны движутся в одном направлении по "шоссе" на краю материала, разделенном медианой, которая составляет центр материала. Таким образом, край топологического материала является идеальным проводником, в то время как центр - изолятором.
"Наша работа устанавливает ромбоэдрический многослойный графен в качестве высоконастраиваемой платформы для изучения этих новых возможностей сильно коррелированной и топологической физики", - заключают Джу и его соавторы.
Источник:
Тонханг Хан и др., Коррелированный изолятор и изоляторы Черна в пятислойном ромбоэдрическом графене (Tonghang Han et al, Correlated insulator and Chern insulators in pentalayer rhombohedral-stacked graphene), Nature Nanotechnology (2023). DOI: 10.1038/s41565-023-01520-1
Благодарю за чтение! Если понравилась статья, то предлагаю подписаться, будет ещё много таких. Есть мысли по предмету статьи и не только - приглашаю в комментарии. Также, если интересно, можете ознакомиться со страницами нашего проекта на других платформах, ссылки найдёте в описании канала. Кроме того, у меня есть страница на сервисе поддержки авторов Бусти, просто сообщаю, поддержка - дело добровольное, ссылка так же в описании канала.
