Российские исследователи представили инновационный гибридный наноматериал, который обещает стать ценным инструментом для изучения сложных, сильно коррелированных электронных систем. Это изобретение открывает перспективы для создания фотодетекторов с беспрецедентной чувствительностью и наноэлектронных компонентов повышенной производительности, обладающих устойчивостью к внешним воздействиям.
Вместе с экспертами «ЗУМ-СМД» подробнее рассмотрим этот прорыв в области нанотехнологий.
Прогресс в области спинтроники
В период бурного технологического прогресса, когда дисциплины физики, химии и материаловедения все теснее переплетаются, появляются прорывные гибридные материалы для электроники. Исследователи из Владивостока разработали оригинальный наноматериал с изолирующим ядром и сверхпроводящей поверхностью.
Наноматериал с регулируемыми параметрами прокладывает путь к необычным квантовым состояниям. Это не просто инновационное вещество, а основа для базовых исследований и технологических достижений достижений, связывающих сегодняшнюю микроэлектронику с перспективными разработками. Речь идет о таких областях электроники, как:
- молектроника;
- спинтроника;
- квантовые вычисления.
Сотрудники Института автоматики и процессов управления ДВО РАН вместе с Дальневосточным федеральным университетом создали оригинальную двумерную гибридную платформу. Это атомарный многоуровневый комплекс: в основе — кремниевая подложка, на которой нанесен ультратонкий слой Bi₂Se₃ (селенид висмута).
Свойства топологических изоляторов и фуллеренов
Этот материал относится к топологическим изоляторам, отличающимся фундаментальным различием характеристик внутренней части и поверхности. Если глубинные слои ведут себя как диэлектрик, то поверхностный слой проводит электричество благодаря топологически защищенным электронным состояниям.
Поверхностные проводники обладают высокой стойкостью к дефектам и помехам извне, что делает их идеальными для создания надежных электронных систем. Фуллерены при этом не теряют исходных электронных параметров, поскольку не образуют прочных химических связей с селенидом висмута.
Исследователи нанесли на проводящую поверхность монослой фуллеренов C₆₀ — идеально симметричных углеродных молекул. Формирование слоя происходит за счет слабых ван-дер-ваальсовых взаимодействий, позволяя фуллеренам сохранять электронные свойства без интенсивного химического контакта с висмут-селенидной подложкой. В итоге получен контролируемый, чистый интерфейс между разнородными материалами.
Ключевой научный результат — не только создание такой конструкции, но и доказательство возможности ее точной и динамичной реконфигурации. Специалисты применили технику интеркаляции, вводя атомы калия в пустоты между фуллереновыми молекулами.
Процесс напоминает прецизионную калибровку: каждый калиевый атом служит источником электронов, последовательно трансформируя энергетический спектр всей композитной системы. Меняя количество калия, авторы эксперимента способны регулировать электронные характеристики интерфейса, формируя их под нужные применения.