Среди передовых материалов будущего особое внимание привлекают вещества, толщина слоев которых составляет всего лишь один атом. Например, графен — одноатомный слой углерода, образующий гексагональную кристаллическую решетку, славится своей невероятной прочностью и электропроводностью. Несмотря на существование сотен подобных веществ, объединение их в нечто качественно новое остается серьезной проблемой. Обычно такие материалы просто накладываются друг на друга подобно карточной колоде, но взаимодействие между слоями практически отсутствует.
Международная группа ученых, возглавляемая специалистами из Университета Райса, смогла решить данную проблему, создав уникальный двумерный гибрид путем химической интеграции двух принципиально разных двумерных материалов — графена и кварцевого стекла. Новый материал получил название «глафен», пишет Phys.org.
По словам первого автора исследования Сатвика Айенгара, аспиранта Университета Райса, новая структура отличается от обычных многослойных соединений. В ней наблюдается настоящее химическое слияние, при котором возникают уникальные электронные связи и колебания, формирующие необычные физические характеристики, невозможные для каждого отдельного компонента.
Создание глафена стало результатом уникальной технологии, основанной на реакции двухкомпонентного прекурсора, включающего как кремний, так и углерод. Процесс проходил в два этапа с контролем уровня кислорода и температуры, что позволило последовательно вырастить сначала графеновую пленку, а затем сформировать поверх нее тонкий слой кремния. Ключевую роль сыграл специально созданный низкотемпературный аппарат низкого давления, разработанный совместно с учеными из Университета Банарас-Хинду в Индии.
Анализ методом рамановской спектроскопии выявил признаки необычных вибраций атомов, отсутствующих в чистом графене или кремнии, что свидетельствовало о формировании прочных межслоевых связей и новом электронном поведении. Ученые установили, что наблюдаемая структура создает промежуточный тип полупроводникового соединения, обладающего особыми физическими характеристиками.
Таким образом, полученный опыт демонстрирует огромный потенциал нового подхода для конструирования композитных материалов с заданными свойствами. Ожидается, что они найдут применение в широком диапазоне инновационных технологий XXI века.
Тем временем Китай запустил зонд для доставки грунта с астероида. Подробнее об этом написано в другом материале Hi-Tech Mail.
