Ученые МИФИ нашли способ создания гибридных материалов для наноэлектроники

Ученые Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», изучив уникальные свойства двумерного алмаза, пришли к выводу, что его использование может открыть путь к созданию гибридных материалов для наноэлектроники будущего.

По словам инженеров-химиков, диаман, двумерный алмаз, состоит из двух слоев графена, соединенных между собой прочными химическими связями, как в обычном алмазе. Такая структура придает материалу твердость и уникальные электронные свойства и делает его идеальным диэлектриком для ультратонкой электроники.

Однако до сих пор не было данных о том, что происходит с диаманом при нагревании. Ученые МИФИ с помощью сложного компьютерного моделирования проследили процесс нагревания диамана в мельчайших деталях и выяснили, что все начинается с отрыва одного атома водорода от поверхности материала. Как только один атом водорода покидает свое место, процесс становится необратимым. Образовавшаяся «вакансия» создает зону напряжения, которая провоцирует отрыв соседнего атома водорода, но уже с противоположной стороны углеродного «сэндвича». Так формируется дивакансия, то есть своего рода катализатор для дальнейшей деградации материала: атомы водорода вблизи этого дефекта начинают покидать свои места один за другим, и область «обезвоживания» растет как снежный ком.

Как только в дегидрированных, то есть лишенных водорода областях межслойные алмазные связи разрываются, материал превращается в обычный диэлектрический биграфен. Однако окружающие области, где водород сохраняется, продолжают оставаться диаманом. Таким образом, в рамках одного материала может возникнуть наноструктура, сочетающая в себе проводящие и диэлектрические свойства.

Финальной точкой исследования стало определение минимального размера стабильного «островка» диамана. По мнению ученых МИФИ, для сохранения алмазных свойств достаточно всего 8 атомов водорода. Такой наноразмерный домен диаметром всего 0,3 нанометра может служить основой для будущих сверхминиатюрных электронных компонентов, а частично дегидрированный диаман, содержащий как диэлектрические домены диамана, так и проводящие области биграфена, может стать ключевым материалом для полностью углеродной 2D-наноэлектроники следующего поколения.

Мона Платонова.