NaCl сможет однажды приводить в действие электромобили
Исследователи из Сколковского института науки и технологий (Сколтех) в России и Майнцского института теоретической физики (MITP) в Германии предсказали, а затем экспериментально подтвердили существование экзотических гексагональных тонких пленок NaCl на поверхности алмаза.
Эти пленки могут быть полезны в качестве затворных диэлектриков для полевых транзисторов в электромобилях и телекоммуникационном оборудовании.
Поскольку графен, известный двумерный углерод, был экспериментально подготовлен и охарактеризован в 2004 году будущими нобелевскими лауреатами Андре Геймом и Константином Новоселовым, ученые начали изучать другие двумерные материалы с интересными свойствами. К ним относятся кремний, станен и борофен — монослои кремния, олова и бора соответственно, а также двумерные слои MoS2, CuO и других соединений.
аспирант Ксения Тихомирова, д-р Александр Квашнин и профессор Артем Р. Оганов из Сколтеха и МФТИ вместе со своими коллегами опирались на более ранние исследования тонких пленок NaCl, чтобы выдвинуть гипотезу о существовании необычной гексагональной пленки NaCl толщиной в нанометры на поверхности алмаза.
«Изначально мы решили провести только компьютерное исследование формирования новых 2D структур на разных подложках, исходя из гипотезы о том, что, если подложка сильно взаимодействует с тонкой пленкой NaCl, можно ожидать существенных изменений в структуре тонкой пленки. Действительно, мы получили очень интересные результаты и предсказали образование гексагональной пленки NaCl на алмазной подложке. Благодаря нашим коллегам, которые провели эксперименты, мы синтезировали этот гексагональный NaCl, что подтверждает нашу теорию», — говорит Ксения Тихомирова, первый автор статьи.
Исследователи впервые использовали USPEX, эволюционный алгоритм, разработанный Огановым и его учениками, для прогнозирования структур с наименьшей энергией на основе только участвующих химических элементов. После предсказания гексагональной пленки NaCl они подтвердили ее существование, выполнив экспериментальный синтез и характеристику с помощью рентгеновских исследований (дифракция рентгеновских лучей) и SAED (электронная дифракция выбранной области). Средняя толщина пленки NaCl составляла около 6 нанометров — более толстая пленка сменила бы гексагональную на кубическую структуру, типичную для известной нам поваренной соли.
Ученые считают, что из-за сильной связи с алмазной подложкой и широкой запрещенной зоны, гексагональный NaCl может хорошо работать в качестве диэлектрика затвора в алмазных полевых транзисторах — полевых транзисторах, которые демонстрируют потенциал для использования в электромобилях, радарах и телекоммуникационном оборудовании. Сейчас в этих полевых транзисторах обычно используется гексагональный нитрид бора, который имеет аналогичную запрещенную зону, но намного слабее связывается с подложкой.
«Наши результаты показывают, что область 2D материалов еще очень молода, и ученые обнаружили лишь небольшую часть возможных материалов с интересными свойствами. У нас давняя история, начиная с 2014 года, когда мы описали, как тонкие пленки кубического NaCl можно разделить на гексагональные графеноподобные слои. Это демонстрирует, что это простое и распространенное соединение, казалось бы, хорошо изученное, скрывает много интересных явлений, особенно в наномасштабах. Эта работа является нашим первым шагом к поиску новых материалов, таких как NaCl, но имеющих лучшую стабильность (меньшую растворимость, более высокую термостабильность и т. д.), Которые затем могут быть эффективно использованы во многих приложениях в электронике », — отмечает Александр Квашнин, старший научный сотрудник в Сколтехе .
Эта работа приближает нас к пониманию того, как контролировать внешний вид и, как следствие, свойства двумерных материалов с помощью подложки. Исследование также открывает двери для более 2D материалов с потенциальным применением в электронике и за ее пределами.
В число других учреждений, участвующих в этом исследовании, входят Институт биохимической физики им. А.М. Эмануэля РАН, Институт нанотехнологий микроэлектроники Российской академии наук и Высшая школа экономики.
Исследование, поддержанное Российским научным фондом, было опубликовано в журнале Physical Chemistry Letters.
Почти способен синтезировать обратный захват серотонина.
