Впервые в мире экспериментально получен представитель нового семейства двумерных веществ – оксид меди. Он уже продемонстрировал своим создателям несколько необычных свойств, которые могут не только расширить поле для экспериментов с графеном, но и задать новое направление в микроэлектронике. Статья о достижении ученых из НИТУ «МИСиС», ФГБНУ ТИСНУМ, ИБХФ РАН и их зарубежных коллег из японского института NIMS вышла в авторитетном журнале NanoScale. Прочитать ее можно здесь.
Международная группа физиков предсказала и экспериментально подтвердила существование нового семейства неорганических соединений. Как рассказал руководитель теоретической части работы, глава инфраструктурного проекта «Теоретическое материаловедение наноструктур», ведущий научный сотрудник лаборатории «Неорганические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» д.ф.-м.н. Павел Борисович Сорокин, речь идет о первом в мире двумерном материале с квадратной кристаллической решеткой – оксиде меди.
Павел Сорокин (в центре) на вручении премии Scopus Award Russia-2015
Создание новых двумерных материалов – материалов состоящих из слоя толщиной в один атом – одна из самых перспективных областей современного материаловедения. С момента получения в 2004 году графена – первого двумерного материала – ученые по всему миру исследуют его особенности, пытаясь соединить его с другими материалами для получения новых свойств.
Синтез нового семейства веществ исследователи провели, изучая различные свойства графена. Поэтому островки двумерного оксида меди расположены на графеновой основе. По словам доктора Сорокина, синтез на подложке из графена – пока единственная реальная возможность получать эти двумерные материалы. Однако с учетом развития технологий данное ограничение вполне преодолимо, подчеркнул ученый.
На «Рождественских лекциях» в НИТУ «МИСиС» доктор Сорокин читает лекцию «Там внизу полным-полно места, и в этом месте много интересного. Новости двумерного мира».
В отличие от графена, который образован шестиугольными «сотами», двумерный оксид меди имеет квадратную кристаллическую решетку. «До сих пор ученым удавалось синтезировать только материалы с гексагональной решеткой – например, различные производные графена или нитрид бора, – говорит доктор Сорокин. – Плоская квадратная решетка металла неустойчива, однако соединение меди с кислородом стабилизировало её».
Использованный способ, открывает широкие возможности для синтеза нового семейства материалов». Фактически, ученым удалось добиться «самосборки» двумерного оксида меди на графен. Чтобы создать новое вещество, экспериментаторы из института NIMS (Япония) осадили на частично окисленный графен атомы меди из газовой фазы. Затем нагрев системы привел к тому, что атомы кислорода и меди перегруппировались в новую структуру.
Все особенности нового материала предстоит изучать ещё долго, однако кое-что о свойствах двумерного оксида меди можно сказать уже сейчас. Одним из необычных свойств нового материала, предсказанным российскими физиками Павлом Сорокиным и Дмитрием Квашниным, оказался антиферромагнетизм (низкая намагниченность), который обычный оксид меди не проявляет ни при каких условиях.
Антиферромагнетики относятся к очень перспективным материалам с точки зрения микроэлектроники. Чтобы записать один бит информации в антиферромагнетик, достаточно всего 12 атомов его поверхности, в то время как существующие технологии используют для записи одного бита сотни тысяч атомов.
Есть и ещё одно последствие нового эксперимента. «Наше открытие показало возможность нового применения графена как основы для сборки различных веществ, — говорит доктор Сорокин. – Причем, не только самостоятельных отдельных материалов, но и многослойных двумерных гетероструктур. В представленном эксперименте на графене образовалась новая монослойная структура, обладающая набором только ей присущих свойств, которые нам ещё предстоит подробно изучить».
Справка НИТУ «МИСиС»: Сорокин Павел Борисович, доктор физико-математических наук. Руководитель инфраструктурного проекта «Теоретическое материаловедение наноструктур» в НИТУ «МИСиС», ведущий научный сотрудник лаборатории «Неорганические наноматериалы».
Область научных интересов: атомистическое моделирование, наноструктуры, нанотехнология, квантово-химические расчеты из первых принципов, теория функционала плотности, эмпирические методы расчета.
Премия Российского клуба Европейской Академии (Academia Europaea) для молодых ученых в области физики, премия Scopus Award Russia-2015. Более 60 публикаций в международных журналах, в том числе Nature Physics, Nature Communications, Nano Letters, ACS Nano, J. Phys. Chem. Lett. и другие.
Международная группа физиков предсказала и экспериментально подтвердила существование нового семейства неорганических соединений. Как рассказал руководитель теоретической части работы, глава инфраструктурного проекта «Теоретическое материаловедение наноструктур», ведущий научный сотрудник лаборатории «Неорганические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» д.ф.-м.н. Павел Борисович Сорокин, речь идет о первом в мире двумерном материале с квадратной кристаллической решеткой – оксиде меди.
Павел Сорокин (в центре) на вручении премии Scopus Award Russia-2015
Создание новых двумерных материалов – материалов состоящих из слоя толщиной в один атом – одна из самых перспективных областей современного материаловедения. С момента получения в 2004 году графена – первого двумерного материала – ученые по всему миру исследуют его особенности, пытаясь соединить его с другими материалами для получения новых свойств.
Синтез нового семейства веществ исследователи провели, изучая различные свойства графена. Поэтому островки двумерного оксида меди расположены на графеновой основе. По словам доктора Сорокина, синтез на подложке из графена – пока единственная реальная возможность получать эти двумерные материалы. Однако с учетом развития технологий данное ограничение вполне преодолимо, подчеркнул ученый.
На «Рождественских лекциях» в НИТУ «МИСиС» доктор Сорокин читает лекцию «Там внизу полным-полно места, и в этом месте много интересного. Новости двумерного мира».
В отличие от графена, который образован шестиугольными «сотами», двумерный оксид меди имеет квадратную кристаллическую решетку. «До сих пор ученым удавалось синтезировать только материалы с гексагональной решеткой – например, различные производные графена или нитрид бора, – говорит доктор Сорокин. – Плоская квадратная решетка металла неустойчива, однако соединение меди с кислородом стабилизировало её».
Использованный способ, открывает широкие возможности для синтеза нового семейства материалов». Фактически, ученым удалось добиться «самосборки» двумерного оксида меди на графен. Чтобы создать новое вещество, экспериментаторы из института NIMS (Япония) осадили на частично окисленный графен атомы меди из газовой фазы. Затем нагрев системы привел к тому, что атомы кислорода и меди перегруппировались в новую структуру.
Все особенности нового материала предстоит изучать ещё долго, однако кое-что о свойствах двумерного оксида меди можно сказать уже сейчас. Одним из необычных свойств нового материала, предсказанным российскими физиками Павлом Сорокиным и Дмитрием Квашниным, оказался антиферромагнетизм (низкая намагниченность), который обычный оксид меди не проявляет ни при каких условиях.
Антиферромагнетики относятся к очень перспективным материалам с точки зрения микроэлектроники. Чтобы записать один бит информации в антиферромагнетик, достаточно всего 12 атомов его поверхности, в то время как существующие технологии используют для записи одного бита сотни тысяч атомов.
Есть и ещё одно последствие нового эксперимента. «Наше открытие показало возможность нового применения графена как основы для сборки различных веществ, — говорит доктор Сорокин. – Причем, не только самостоятельных отдельных материалов, но и многослойных двумерных гетероструктур. В представленном эксперименте на графене образовалась новая монослойная структура, обладающая набором только ей присущих свойств, которые нам ещё предстоит подробно изучить».
Справка НИТУ «МИСиС»: Сорокин Павел Борисович, доктор физико-математических наук. Руководитель инфраструктурного проекта «Теоретическое материаловедение наноструктур» в НИТУ «МИСиС», ведущий научный сотрудник лаборатории «Неорганические наноматериалы».
Область научных интересов: атомистическое моделирование, наноструктуры, нанотехнология, квантово-химические расчеты из первых принципов, теория функционала плотности, эмпирические методы расчета.
Премия Российского клуба Европейской Академии (Academia Europaea) для молодых ученых в области физики, премия Scopus Award Russia-2015. Более 60 публикаций в международных журналах, в том числе Nature Physics, Nature Communications, Nano Letters, ACS Nano, J. Phys. Chem. Lett. и другие.
Поделиться с друзьями
yadobr
Молодцы!
Но с названием института надо что-то решать ))
vad_nes
Спасибо.
А что с названием не так?
CrazyRoot
Мисис Ниту.
Прям как НИИ Химических Удобрений и Ядохимикатов :)
yadobr
Простите, я имел ввиду с названиями институтов:
Абракадабра какая-то )
DenimTornado
Да ладно, рядом с «ФГБНУ ТИСНУМ» выглядит вполне безобидно)
vvatest
Разве может что-то сравниться с РоГОТУПСом?
Aquahawk
Может: http://www.vsegei.ru/ru/
Zenitchik
Это вы не застали сайт эстонского биологического института
e-mail: ebi@ebi.ee
Tertium
Прошел по ссылке, сайт не фейковый, удивительно. Ничего, скоро запретят.
Hammer250
Ааа. Я учился в нем :)
vad_nes
На самом деле название — это бренд с уже почти вековой выдержкой. Сначала это был тавтологический «Московский институт стали имени Сталина». Потом, в связи с известными событиями название сменили на несколько странное «Московский институт стали и сплавов» (как будто сталь — не сплав). Сейчас эта аббревиатура уже никак не расшифровывается, это, если хотите, имя собственное. 8))
Что же до созвучия с «миссис», то, когда мы начали активно работать с зарубежкой, этот вопрос обсуждался. В итоге сошлись, что не стоит из-за этого менять название, которое до сих пор очень неплохо знают в Восточной Европе и практически во всех развивающихся странах. А созвучие очень даже неплохо тем, что название лучше запоминается. В любом случае решили не обзываться заново. И без нас хватает носителей гордых и звучных названий. 8))
MrCreame
Значит IBM смогли сохранить 1бит в криокамере, а новая структура стабильна при н.у, я правильно понимаю?
il--ya
Сделайте баланс белого на первой фотке — она ужасна.
il--ya
vad_nes
Огромное спасибо. Заменил.
ThunderCat
vad_nes
Спасибо. Вытащили.
Tomcrafd
вообще ничего не понял. Можно перевести статью на обычный язык?
ainu
Есть графен — плоский материал толщиной в атом, основанный на шестиугольниках.
Товарищи из сабжа сделали плоский материал, основанный на квадратах. Имеет свои полезные свойства, которые можно где-нибудь использовать (т.е. это не графен). Одно из перспективных свойств — запись информации. На хранение одного бита надо 12 атомов.
geisha
Новый двумерный материал. Плюсы:
Минусы:
Когда можно будет пощупать девайсы работающие на 2D CuO? Точно не раньше оных на графене.
ru1z
Д.Квашнин и П.Сорокин предсказали (рассчитали стабильность методом DFT) возможность формирования одномолекулярного слоя оксида меди на графене. Японцы получили и доказали образование подобных структур.
il--ya
Интересно, есть ли русский вариант ELI5?
devlind
Там получился такой себе медно-графеновый бутерброд :) Медь-графен-оксид меди.
Ну судя по статье там не равномерное нанесение этого вещества, а островками с разными размерами и толщиной.
Как фундаментально исследование — отлично, но по практической части — фиг его знает. Медь имеет свойство доокисляться и не понятно, что будет с ней на воздухе через час, день, два. Нужно чем-то покрывать чтобы защитить от образования на поверхности оксидов и загрязнений, что в свою очередь опять изменит физико-электрические свойства материала.
Вот я работал с нановолокнами меди и оксида меди в области сенсорики. Сегодня они работают отлично — а послезавтра не работают вообще.
devlind
Разве что если экспериментально подтвердят наличие каких-то супер полезных и уникальных свойств, то возможно применение в электронике, которая работает в условиях исскуственного вакуума\космоса. Но опять же нужно разработать стабильный рецепт нанесения однослойного покрытия без дефектов.
Опять же не ясно как будет вести себя такое вещество в макромасштабе, будет ли оно устойчиво к разрывам.
Благо, теперь эти люди обеспечены работой на долгие годы :)
QWhisper
Ну фундаментальные исследования они такие, может выстрелить завтра, может, через сотню лет, а может никогда. Группа обнаружила новое состояние вещества, а уж как его конкретно использовать, это уже работа других групп.
Zippospb
Медь может доокислиться до какого состояния? Насколько я помню, у нее есть две основные степени окисления: +1 и +2, причем +2 — наиболее стабильная. Они экспериментируют с CuO, в котором медь как раз в степени окисления +2
devlind
В атмосфере на плёнку оседает всякий мусор, типа ионы кислорода, гидроксидные группы, и так далее.
Zippospb
Можете мне написать реакцию ионов кислорода с CuO?
devlind
Причём тут реакция? Они осаждаются на поверхности изменяя электрические свойства плёнки. Это не заметно на макроуровне, но с такой тонкой плёнкой — это будет очень заметно.
Например, ионы кислорода, которые адсорбируются на поверхности "лишают" полупроводниковую плёнку свободных электронов.