Чтобы сделать электронику компактнее, ученые пробуют заменять обычные объемные материалы на двумерные, толщиной всего в один‑несколько атомов. Такие материалы не только экономят место, но и улучшают работу устройств: в них электроны двигаются свободнее, поэтому, например, лучше преобразуется свет в электричество — это полезно для датчиков и других приборов.
Но подходящих двумерных материалов пока мало: подбирать их методом проб и ошибок долго и сложно. Поэтому исследователи все чаще ищут нужные структуры с помощью компьютерного моделирования.
Как сообщила порталу Наука Mail пресс-служба РНФ, ученые из Уфы смоделировали новые двумерные материалы из атомов цинка, ванадия и азота. С помощью специального расчета они выяснили, что такие соединения могут существовать и какими свойствами будут обладать — оптическими, электронными, механическими.
Сначала исследователи создали образец всего из двух слоев атомов, потом сделали его толще — получилась тонкая пленка. Все варианты оказались стабильными, но лучше всего себя показал именно двуслойный материал: он поглощает ультрафиолет с эффективностью 13% — это больше, чем у похожих материалов. К тому же в нем электроны двигаются особенно свободно, а значит, он хорошо сможет превращать свет в электричество. В будущем это поможет создать высокочувствительные фотодетекторы.
Также стоит отметить, что электронные свойства смоделированного материала меняются в зависимости от типа подложки, на которую он нанесен. Это позволит использовать его в устройствах стрейнтроники, где управление свойствами материала осуществляется за счет их механической деформации. Такая технология даст возможность создавать сверхкомпактные устройства, например высокочувствительные сенсоры и системы сбора энергии. В дальнейшем мы планируем расширить наши исследования в рамках этого проекта и получить большой объем данных о структуре и функциональных свойствах всего семейства двумерных нитридов металлов. Полученные данные мы планируем использовать для создания общедоступной базы данных, содержащей подробные расчетные параметры и свойства изучаемых двумерных материалов.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что химики МГУ нашли замену токсичному свинцу в солнечных батареях.