Российские и японские учёные разработали способ стабилизации двумерных материалов на базе оксида меди с применением графена.
Исследуемые материалы — одни из главных претендентов на применение в спинтронике. Возможно, их востребованы в составе квантовых компьютеров, которые скоро появятся.
Результаты исследования опубликованы в журнале. The Journal of Physical Chemistry C.
В последнее время семейство двумерных материалов пополнилось новым классом: монослоями оксидов и карбидов переходных металлов. Им посвящено множество теоретических и экспериментальных исследований. Ученые заинтересованы в таких материалах из-за необычной прямоугольной атомной структуры и химико-физических свойств.
Образование прямоугольной двумерной ячейки оксида меди представляет большой интерес для исследователей. Такого типа ячейка не существует в кристаллическом виде, в отличие от большинства известных двумерных материалов, у которых структура решетки похожа на структуру их трехмерных аналогов. Пока практическое применение этих перспективных монослоев ограничено их низкой стабильностью.
Ученые из МИСиС, ИБХФ, Сколтеха и Национального института материаловедения в Японии (NIMS) обнаружили 2D-материалы из оксида меди с необычной кристаллической структурой в двухслойном графене.
Важно не только, что монослой оксида меди с прямоугольной решеткой может быть стабильным в определённых условиях, но и то, что исследование продемонстрировало возможность стабилизации малого двумерного кластера оксида меди с прямоугольной решеткой за счёт связывания и образования общей границы между окидом меди и графеновой нанопорой.
В отличие от монослоя, на стабильность небольшого кластера оксида меди огромное влияние оказывают краевые эффекты (наличие границ), из-за чего происходит искривление с последующим разрушением плоской 2D-структуры. Более того, нами было показано, что в случае чистой меди, чье существование невозможно в виде плоского кластера, соединение ее с двухслойным графеном улучшает стабильность металлического 2D-слоя, — рассказывает старший научный сотрудник Сколтеха Александр Квашнин.
Эволюционный алгоритм USPEX, созданный профессором Сколтеха и МФТИ Артемом Огановым, показал предпочтение образования прямоугольной решетки оксида меди в биграфеновой нанопоре при проведении расчетов.
Изучение свойств новых устойчивых материалов показало, что подобные двухмерные материалы можно рассматривать как потенциальные компоненты для спинтроники.
