Полупроводники – активные части транзисторов, интегральных схем, датчиков и светодиодов. Эти материалы, в основном на основе кремния, лежат в основе современной электронной промышленности.
Мы почти постоянно используем их продукцию в современных телевизорах, компьютерах, в качестве элементов освещения и, конечно же, в мобильных телефонах.
Металлы, с другой стороны, служат проводом для активных электронных компонентов и служат основой для устройств.
Группа исследователей, возглавляемая профессором Кристианом Клинке из химического факультета Университета Суонси и Университета Ростока в Германии, проанализировала кристаллы на поверхности полупроводниковых материалов.
Применяя метод, называемый коллоидным синтезом, к нанопроволокам сульфида свинца, команда показала, что атомы свинца и серы, составляющие кристаллы, могут быть расположены по-разному.
Что особенно важно, они увидели, что это влияет на свойства материала.
В большинстве конфигураций два типа атомов смешаны, и вся структура демонстрирует полупроводниковое поведение, как и ожидалось.
Однако команда обнаружила, что один конкретный «разрез» кристалла с так называемыми гранями {111} на поверхности, который содержит только атомы свинца, имеет металлический характер.
Это означает, что нанопроволоки несут гораздо более высокие токи, их поведение транзисторов подавлено, они не реагируют на освещение, как полупроводники, и демонстрируют обратную температурную зависимость, типичную для металлов.
Доктор. Мехди Рамин, один из исследователей из команды Суонси / Росток, сказал:
«После того, как мы обнаружили, что можем синтезировать нанопроволоки из сульфида свинца с различными гранями, что делает их похожими на прямые или зигзагообразные провода, мы подумали, что это должно иметь интересные последствия для их электронных свойств.
Но эти два поведения были для нас большой неожиданностью. Таким образом, мы начали более подробно исследовать последствия формы."
Затем команда сделала второе открытие: при низких температурах оболочка наноструктур даже ведет себя как сверхпроводник.
Это означает, что электроны проходят через структуры со значительно меньшим сопротивлением.
Профессор Кристиан Клинке из Университета Суонси и Университета Ростока, который руководил исследованием, сказал:
"Такое поведение удивительно и, безусловно, требует более подробного изучения.
Но это уже дает новое захватывающее понимание того, как один и тот же материал может обладать разными фундаментальными физическими свойствами в зависимости от его структуры и того, что может быть возможно в будущем.
Одно из возможных применений – передача энергии без потерь, что означает, что энергия не тратится впустую.
За счет дальнейшей оптимизации и переноса принципа на другие материалы можно добиться значительных успехов, которые могут привести к созданию новых эффективных электронных устройств.
Результаты, представленные в статье, являются лишь первым шагом в долгом и плодотворном путешествии к новой захватывающей химии и физике материалов."