EPFL исследователи показали, что возможно создать электропроводящий канал шириной несколько атомов в двумерных изоляционных материалах. Их моделирование открывает новые перспективы для производства микро- и наноэлектронных устройств , а также нового вида солнечных батарей.
В мире бесконечно малого неожиданные явления могут возникать на границе двух искусственно объединенных материалов. В EPFL ученые показали, что можно создать электропроводящий канал шириной в несколько атомов в зоне контакта между пластинами изоляционных материалов.
Для создания таких крошечных проводящих каналов исследователи изучали двумерные материалы, то есть листы материала несколько атомов толщиной, а иногда состоящие только из одного слоя атомов.
Как и графен, эти материалы состоят из атомов, расположенных в виде гексагональной решетки. Разница заключается в том, что в то время как графен является проводящим и состоит только из атомов углерода, исследованные двумерные материалы являются изоляторами и состоят из различных элементов.
Исследователи взяли за основу нитрид бора (BN), который состоит из двух видов атомов. В своем естественном состоянии, "пластина" из нитрида бора является изолятором и, следовательно, не может проводить электрический ток. Тем не менее, методика, заключающаяся в небольшой химической модификации, позволяет получить "пути" для электронной проводимости.
Создание электропроводящего канала является двухступенчатой операцией. Это делается путем фиксации протона (т.е. атома водорода) на пластине нитрида бора над каждым атомом бора (B) и одного под каждым атомом азота (N). Таким образом, пластина нитрида бора, находящяяся между атомами водорода, создает проводящий канал шириной несколько атомов, когда находится в контакте с немодифицированной пластиной BN. Такой "провод" расположен на границе раздела между двух пластин и позволяет точно контролировать перемещения электронов при приложении напряжения. Взятые отдельно, химически модифицированная пластина и обычная пластина не являются токопроводящими, только путем объединения их друг с другом, возникает проводящий.
Потенциальные области применения, связанные с этим моделированием многочисленны. Новые проводящие «нанопровода» могут использоваться для разработки более компактных и мощных микро- и наноэлектронных устройств. Также возможна разработка нового вида солнечных батарей, поскольку при воздействии солнечного света, электроны, присутствующие в изолирующей части перемещаются к проводящим каналам.
EPFL исследователи теперь надеются, что проведенное ими моделирование привлечет внимание специалистов-экспериментаторов для проведения испытаний в реальных условиях.
Источник: http://phys.org/news/2014-11-electrical-wire-atoms-wide.html