Физики нашли сотни двумерных материалов, которые могут составить конкуренцию графену
Материал будущего – графен – считается уникальным и даже невероятным, потому что обладает целым спектром различных полезных свойств: твёрдость и механическая жёсткость, прозрачность, жаропрочность, чрезвычайно низкая теплопроводность. Но главная особенность материала – это его двумерность.
Напомним, что графен – это аллотропная модификация углерода, представляющая собой лист из атомов углерода.
Похвастаться такой особенностью могут немногие материалы, хотя исследователи работают над их созданием. Так, например, появился "двоюродный брат" графена – германен.
Теперь же исследователи из Политехнической школы Лозанны в Швейцарии обнаружили, что составить конкуренцию графену могут и другие двумерные чудо-материалы. Их нашлось почти две тысячи, уточняет портал ScienceAlert.
Команда проанализировала базы данных о материалах и их свойствах, опубликованные на открытых ресурсах. Основным источником информации стала база под названием Crystallography Open Database. Учёные искали материалы, структурно похожие на графен.
Рассмотрев более ста тысяч претендентов, команда сузила круг до 1825. Все эти материалы были способны образовывать листы толщиной в один атом.
С точки зрения практики это само по себе большое открытие (хотя авторы работы не создавали ничего своими руками): материалы, которые могут становиться двумерными, представляют большую ценность и могут использоваться во многих сферах.
С одной стороны, предельная тонкость делает их чрезвычайно перспективными для применения в электронике, пишут авторы. С другой стороны, физические свойства монослоёв часто сильно отличаются от свойств "родительских" трёхмерных материалов, и потому для первых может найтись намного больше применений, чем для вторых.
Наглядный пример – графен и графит (когда объединены два слоя графена, материал считается графитом). Графен, как известно наделён гибкостью, а вот графит силы Ван-дер-Ваальса (сила межатомного взаимодействия) лишают этого свойства.
Что же касается материалов, прошедших "кастинг", учёные полагают, что при образовании листа толщиной в один атом они продемонстрируют похожую конфигурацию атомов и схожие по прочности химические связи, что и графен. Впрочем, некоторые из этих структур вообще никогда не изучались, поэтому здесь физиков могут ждать сюрпризы.
Пока что команда выбрала для исследований 258 наиболее простых материалов из своего списка. 166 из них оказались полупроводниками с различной электропроводностью. 92 материала были идентифицированы как металлы, а ещё 56 продемонстрировали необычные магнитные свойства.
По словам учёных, даже если небольшой процент обозначенных материалов сработает, подобно графену, это расширит возможности гибкой электроники и многих других областей.
Следующий шаг – проверить, как поведут себя различные модификации этих материалов. В частности, специалистов интересует "листовая" форма (толщиной в один атом) и плотноупакованные слои.
Научная статья по итогам исследования опубликована в издании Nature Nanotechnology.