Замена графену: Ученые совершили революционное открытие в классе МКсене

В материаловедении произошло долгожданное технологическое событие. Исследователи из Нинбоского института материаловедения и инженерии Китайской академии наук и Чжэцзянского университета впервые в мире создали двухмерный лантаноидный материал МКсене (максин). Опубликованное в журнале Натуре открытие способно кардинально изменить будущее современной электроники и вычислительных технологий. Об этом сообщает Иксбт.ком сообщает .

Если графен состоит из углеродного слоя толщиной в один атом, то МКсене — это такие же сверхтонкие слои, содержащие переходные металлы (титан, ванадий, ниобий и др.), а также углерод или азот. Главное достижение ученых заключается в том, что им впервые удалось объединить в одном материале два свойства, которые ранее не встречались вместе в классе МКсене — полупроводниковые и ферромагнитные.

Хотя большинство известных до сих пор материалов МКсене обладали высокой электропроводностью, они не подходили для устройств, где требуется одновременное управление как электрическими, так и магнитными свойствами. По данным иксбт.ком, новое открытие устраняет именно это ограничение, позволяя одновременно контролировать поток электронов и их магнитное состояние.

Технология «химических ножниц» и процесс синтеза

Для достижения этого результата исследователи разработали новый метод синтеза под названием «химические ножницы». Этот подход позволяет «кроить» кристаллическую структуру на атомном уровне, то есть выборочно удалять, заменять или переставлять отдельные атомные слои. В результате ученые могут собирать материал словно конструктор, придавая ему заранее заданные свойства.

Процесс состоит из двух этапов: сначала металл группы лантаноидов вступает в реакцию с галогенидом меди. Затем при высокой температуре это соединение взаимодействует с графитом, образуя новую слоистую структуру с поочередно расположенными атомами металла, углерода и галогена. Испытания полностью подтвердили стабильные ферромагнитные свойства материала.

Спинтроника и устройства будущего

Создание нового материала имеет важнейшее значение особенно для направления спинтроники. В отличие от традиционной микроэлектроники, спинтроника использует не только заряд электрона, но и его спин (магнитный момент). Это служит созданию более быстрых, компактных и энергоэффективных устройств.

По мнению ученых, этот новый материал МКсене может применяться в следующих сферах:

• Высокопроизводительные логические процессоры;
• Высокочастотные системы связи и технологии 6Г;
• Элементы памяти нового поколения и магнитные датчики;
• Компоненты для квантовых компьютеров.

Авторы исследования подчеркивают, что метод «химических ножниц» универсален, и в будущем с его помощью можно создать целое семейство новых материалов с предварительно запрограммированными оптическими, магнитными и электрическими свойствами. Для стран, стремящихся к технологической модернизации, такие фундаментальные открытия важны тем, что они задают новые стандарты в полупроводниковой промышленности.