Физики из Белградского университета в Сербии считают, что они нашли способ манипулировать супертонкими, пластинчатыми монослоями сверхпроводников, таких как графен, монослой углерода, тем самым изменяя свойства материала для создания новых искусственных материалов для будущих устройств. Результаты теоретических расчетов и экспериментальных подходов группы опубликованы в Journal of Applied Physics от AIP Publishing.
«Применение растягивающей двухосной деформации приводит к увеличению критической температуры, а это означает, что достижение высокотемпературной сверхпроводимости становится легче при деформации», – сказал первый автор исследования из лаборатории LEX Белградского университета Владан Целебонович.
Команда исследовала, как проводимость низкоразмерных материалов, таких как легированный литием графен, изменяется, когда различные типы сил прикладывают «напряжение» к материалу.
Инженерия деформаций использовалась для точной настройки свойств более объемных материалов, но преимущество приложения деформации к материалам с низким размером, толщиной всего в один атом, состоит в том, что они могут выдерживать большие деформации без разрушения.
Электропроводность зависит от движения электронов, и, хотя потребовалось семь месяцев напряженной работы, чтобы точно вывести математику для описания этого движения в модели Хаббарда, команда наконец смогла теоретически изучить вибрацию и перенос электронов. Эти модели, наряду с вычислительными методами, показали, как деформация вносит критические изменения в монослои легированного графена и диборида магния.
«Под действием деформации низкоразмерного материала изменяются значения всех параметров материала; это означает, что есть возможность конструировать материалы в соответствии с нашими потребностями для всех видов приложений», – сказал Селебонович, объяснив, что сочетание манипуляции деформацией с химическая адаптируемость графена дает возможность для большого диапазона потенциальных новых материалов.
Учитывая высокую эластичность, прочность и оптическую прозрачность графена, применимость может быть далеко идущей – подумайте о гибкой электронике и оптоэлектрических устройствах.
Сделав еще один шаг, Селебонович и его коллеги протестировали, как два разных подхода к инженерии деформации тонких монослоев графена влияют на структуру решетки и проводимость 2D-материала.
Для жидкофазных «расслоенных» листов графена команда обнаружила, что растягивающие деформации разрывают отдельные хлопья и, таким образом, увеличивают сопротивление – свойство, которое можно использовать для изготовления датчиков, таких как сенсорные экраны и электронная кожа, тонкого электронного материала, который имитирует функции человеческой кожи.
«В исследовании с использованием атомно-силовой микроскопии на образцах микромеханически расслоенного графена мы показали, что полученные канавки в графене могут быть отличной платформой для изучения локальных изменений проводимости графена из-за деформации.
И эти результаты могут быть связаны с нашим теоретическим предсказанием о влиянии деформации на проводимость в одномерных системах », – сказала Елена Пешич, другой автор статьи, из лаборатории графена Белградского университета.
Хотя команда предвидит множество проблем для экспериментальной реализации теоретических расчетов из этой статьи, они рады, что их работа вскоре может «произвести революцию в области нанотехнологий»."