Силицен обещает больше, чем графен

Добавлено: 2012-04-30, просмотров: 1591

Получен наноматериал из кремния с удивительными свойствами.


Группе ученых под руководством Патрика Фогта из Технического Университета Берлина и Паолы де Падова из Института структуры материалов (Италия) удалось получить силицен, просто осадив пары кремния на поверхность кристалла серебра. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.

Ученые ищут перспективные материалы для наноэлектроники. Большие надежды возлагают на графен, обладающий уникальными физическими свойствами и имеющий структуру «сотовых ячеек», но, к сожалению, пока не достигнут ощутимый прорыв в инженерных решениях. Кремний – компонент микросхем, и многим представляются привлекательными с этой точки зрения наноматериалы на основе кремния, поскольку, как предполагают, интегрировать их в микросхемы будет легче, чем графен.

Силицен сначала был предсказан теоретически, как наноматериал со складчатой структурой поверхности толщиной в один атом и распределением электронов, обладающих свойствами фермионов Дирака.

Попытки получить силицен предпринимались неоднократно различными группами ученых. Но данная – первая, наиболее убедительная, в которой теоретически предсказанные свойства были подтверждены экспериментально. Используя методы сканирующей туннельной микроскопии и угловой разрешающей фотоэмиссионной спектроскопии в сочетании с расчетами, основанными на теории функционала плотности, исследователи определили межатомные расстояния и валентные углы. Их данные совпали с теоретическими предсказанными значениями.

Красивое экспериментальное решение – покрыть парами кремния кристалл серебра – напомнило мне рассказ Айвора Джайавера, инженера, сделавшего важное открытие в области квантовой физики. За открытие туннельного эффекта Айвор Джайавер получил Нобелевскую премию. Я приведу неопубликованную часть интервью, которое я брала у Айвора Джайавера летом 2011 года, когда он приезжал в Москву.

«Если два металла поднести достаточно близко друг к другу, электрон может «перескочить» из одного металла в другой, но никогда не останется в пространстве между ними. Человек, перемещаясь из одного места в другое, будет находиться в определённой точке пространства в определённое время, а электрон – нет; он будет либо в одном металле, либо в другом. Задача заключалась в том, как создать такие условия, чтобы «перетащить» электрон из одного металла в другой. Мы рассчитали, что между этими металлами должно быть расстояние всего два нанометра. Но очень трудно так близко поднести металлы друг к другу. Я испробовал очень много способов, но ничего не получалось. Тогда я взял алюминий, очень сильно нагрел его при определенных условиях, до кипения, а пары этого металла конденсировал на стеклянной поверхности – получилось «зеркало», покрытое тонким слоем алюминия. Причем, не просто зеркало, на стекло был наложен трафарет, так, что получилась лишь тоненькая «зеркальная» полоска. Вторую полоску я сделал аналогичным образом, сориентировав две эти полоски крест-накрест. На воздухе поверхность алюминиевого «зеркала» окислилась, и получился слой оксида необходимой толщины – 2 нанометра. И мы смогли зарегистрировать, как электрон туннелирует. Оставалось сделать об этом доклад. Когда я рассказывал, я видел по лицам людей, что никто мне не поверил. Посыпались вопросы. Откуда Вы знаете, что металлы не соприкасаются в каком-нибудь месте? Откуда Вы знаете, что оксид алюминия не является полупроводником? И много таких вопросов мне задавали, но все были очень вежливы, и даже похлопали докладчику…Я стал размышлять, как всё-таки доказать это, чтоб не оставалось сомнений. Полгода я ставил эксперименты, чтобы доказать, что всё так и есть…Я даже поступил в институт, чтобы изучить квантовую механику, именно тогда я сам поверил в свои результаты».


Автор: Лариса Аксёнова
Источник: www.nkj.ru