Металлические листы толщиной в 100 000 раз тоньше волоса способны преобразить электронику

Ученые из Китайской академии физики сообщили о создании металлических листов толщиной всего в несколько атомов. Используя свой инновационный метод, исследователи разработали двумерные листы из висмута, галлия, индия, олова и свинца, которые, согласно последнему исследованию, были в сотни тысяч раз тоньше человеческого волоса. Такие ультратонкие металлические листы, как сообщается, обладают исключительно высокой электропроводностью. Ожидается, что это изобретение может произвести революцию в создании электронных устройств - от маломощных транзисторов до чипов нового поколения и сверхчувствительных детекторов.

Согласно наблюдениям китайских ученых, как только листы металлов становятся тоньше, всего в один или несколько атомов, их свойства кардинально меняются из-за явления, называемого квантовым ограничением. Ученым давно известно, что свойства 2D-материалов могут существенно отличаться от свойств их 3D-аналогов, даже при одинаковом химическом составе. Например, углеродный лист толщиной в один атом, известный как графен, намного прочнее и обладает большей электропроводностью, чем графит, содержащийся в кончиках карандашей. 2D-металлы обладают большим потенциалом применения, их можно использовать в миниатюрных устройствах, для обработки и хранения квантовой информации, а также для сверхчувствительного обнаружения.

Проведенные китайскими учеными исследования опубликованы в журнале Nature. Они показывают, что полученные таким образом свойства потенциально полезны, но такие двумерные металлы трудно стабилизировать при микрометровых или больших размерах, поскольку атомы имеют тенденцию принимать естественное трехмерное расположение и легко окисляются на воздухе. Тем не менее, команда ученых из Китайской академии физики разработала сверхгладкие сапфировые пластины, каждая из которых покрыта дисульфидом молибдена - материалом, который помогает стабилизировать сверхтонкий металл.  Согласно исследованию, высокотехнологичный подход ученых из Китайской академии физики позволяет получать устойчивые к воздействию воздуха 2D-кристаллы размером более 100 микрометров, что является существенным улучшением по сравнению с тем, что может быть получено с использованием более дорогих и сложных технологий. При этом исследователи обнаружили, что такой метод может быть применен к любому металлу с низкой температурой плавления.

Некоторые эксперты полагают, что это достижение может произвести революцию в создании электронных устройств - от маломощных транзисторов до чипов нового поколения и сверхчувствительных детекторов. Применив свой метод, команда китайских ученых создала листы из пяти различных металлов толщиной всего в несколько атомов и шириной в пару сотен микрометров – удивительно большие для такого тонкого материала, сообщают китайские СМИ. Чтобы изготовить ультратонкий металлический лист, команда нагревала каплю металла между двумя сапфировыми наковальнями, которые прижимались друг к другу по мере остывания металла. 

 По словам участника команды китайских исследователей Чжан Гуанъюй, специалиста по наноустройствам, 2D-металлы обладают большим прикладным потенциалом, который может быть использован в миниатюрных устройствах, для обработки и хранения квантовой информации, а также для сверхчувствительного обнаружения. “Например, они могли бы служить в качестве межсоединений в чипах или даже в качестве основных материалов для изготовления чипов”, - сказал он китайской государственной телекомпании CCTV. Таким образом, как подчеркивается, Китай анонсировал самую быструю технологию создания чипов - без использования кремния.