Международная группа исследователей, возглавляемая специалистами в области материаловедения из Университета Райса (США), достигла значительного успеха в создании двумерного гибридного материала посредством химической интеграции двух существенно различных двумерных материалов – графена и кварцевого стекла – в единое стабильное соединение, получившее название глафен.
В отличие от простого наложения слоев, электроны в данном материале перемещаются и формируют новые взаимодействия и колебательные состояния, что приводит к возникновению свойств, не присущих ни одному из исходных материалов в отдельности. Более того, данный метод может быть применен к широкому спектру двумерных материалов, что открывает возможности для разработки дизайнерских двумерных гибридов, предназначенных для использования в электронике нового поколения, фотонике и квантовых устройствах.
Для получения глафена был разработан двухэтапный метод, включающий использование жидкого химического прекурсора, содержащего кремний и углерод. Регулируя уровень кислорода в процессе нагревания, исследователи сначала вырастили графен, а затем изменили условия для формирования слоя диоксида кремния. Для реализации данного метода был разработан специализированный аппарат, работающий при высоких температурах и низком давлении.
После успешного синтеза материала была проведена его структурная характеристика. Одним из первых признаков уникальности глафена стало обнаружение аномалии в результатах рамановской спектроскопии, метода, позволяющего определить характер вибраций атомов путем измерения незначительных сдвигов в рассеянном лазерном свете. Обнаруженные сигналы не соответствовали ни чистому графену, ни диоксиду кремния, что свидетельствовало о наличии более сложных взаимодействий между слоями.
Изначально предполагалось, что аномалия является результатом взаимодействия слоев. Однако в дальнейшем было установлено, что она представляет собой артефакт, что подчеркивает важность критического подхода к анализу даже воспроизводимых экспериментальных данных.
Для более глубокого понимания механизма взаимодействия слоев на атомном уровне, исследователи в сотрудничестве с Университетом штата Пенсильвания провели квантовое моделирование экспериментальных результатов. Полученные данные подтвердили уникальное взаимодействие между слоями графена и диоксида кремния, сопровождающееся частичным разделением электронов на границе раздела. Это гибридное связывание изменяет структуру и свойства материала, превращая его в новый тип полупроводника с уникальными характеристиками.
Еще больше интересных новостей из мира электротехники, умного дома и энергетики вы можете найти на портале Elec.ru.
Подписывайтесь на наши социальные сети:
🔹Дзен