Разработан сверхатомный двухмерный полупроводник

Ученые Колумбийского университета (США) вместе с коллегами из Италии и Франции создали первый двухмерный полупроводник, состоящий не из атомов, а из сверхатомов. Эта работа открывает путь к созданию новых классов двухмерных материалов с потенциально большей возможностью настройки и контроля их физических свойств, говорят авторы статьи, опубликованной в журнале Nano Letters.

По словам ученых, область двухмерных материалов — очень молодая исследовательская сфера, и большинство 2D-материалов обладают относительно простой структурой. Графен, например, состоит из одного слоя атомов углерода. Объемные материалы, наоборот, обладают гораздо большей структурной сложностью, что позволяет им проявлять различные электрические, оптические и магнитные свойства.

До сих пор сверхатомные материалы — — соединения атомов, обладающие некоторыми свойствами одного или нескольких отдельных атомов — создавались только объемными, а сделать их двухмерными было невозможно ввиду отсутствия ковалентной связи между сверхатомами. Поэтому ученые обратились к малоизвестному материалу халькогалогениду рения (Re6Se8Cl2), который впервые был описан в 1983 году. Анализ выявил, что его структура состоит не из слоев одного атома, как в случае графена, а из кластеров псевдоквадратных решеток.

Эти сверхатомные кластеры связаны между собой сильными ковалентными связями, однако взаимодействия между слоями слабые, что позволяет отслаивать листы материала, сохраняя его сверхатомную структуру. Используя метод липкой ленты, ученые изготовили сверхатомные хлопья примерно 15 нм толщиной, а теперь работают над созданием монослойных хлопьев.

Проведя первые испытания электронных и оптических свойств хлопьев из Re6Se8Cl2, исследователи ожидают, что уникальная комплексная структура таких сверхатомных 2D-полупроводников позволит создавать материалы с новыми, настраиваемыми свойствами, пишет Phys.org.