Grafen oʻrnini bosuvchi yangi material: Olimlar MXene sinfida inqilobiy kashfiyot qildi

Materialshunoslik sohasida uzoq kutilgan texnologik burilish yuz berdi. Xitoy Fanlar akademiyasining Ningbo materialshunoslik va muhandislik instituti hamda Chjejiang universiteti tadqiqotchilari dunyoda ilk bor lantanoidli ikki oʻlchovli MXene (maksin) materialini yaratishga muvaffaq boʻlishdi. Nature jurnalida eʼlon qilingan ushbu kashfiyot zamonaviy elektronika va hisoblash texnologiyalari kelajagini butunlay oʻzgartirib yuborishi kutilmoqda. Bu haqda Ixbt.com xabar beradi.

Agar grafen bir atom qalinligidagi uglerod qatlamidan iborat boʻlsa, MXene ham xuddi shunday oʻta yupqa, ammo tarkibida oʻtish metallari (titan, vanadiy, niobiy va boshqalar) hamda uglerod yoki azot boʻlgan qatlamlardir. Olimlarning asosiy yutugʻi shundaki, ular ilk bor bitta materialda ilgari MXene sinfida birga uchramaydigan ikki xususiyatni — yarimoʻtkazgichlik va ferromagnetizmni birlashtirishga erishdilar.

Shu vaqtga qadar maʼlum boʻlgan MXene materiallarining aksariyati yuqori elektr oʻtkazuvchanligiga ega boʻlsa-da, ular ham elektr, ham magnit xususiyatlarini bir vaqtda boshqarish talab etiladigan qurilmalar uchun yaroqsiz edi. ixbt.com maʼlumotiga koʻra, yangi kashfiyot aynan shu cheklovni bartaraf etib, elektronlar oqimi va ularning magnit holatini birdek nazorat qilish imkonini beradi.

“Kimyoviy qaychi” texnologiyasi va sintez jarayoni

Ushbu natijaga erishish uchun tadqiqotchilar “kimyoviy qaychi” deb nomlangan yangi sintez usulini ishlab chiqdilar. Bu yondashuv kristal strukturasini atom darajasida “qirqish”, yaʼni alohida atom qatlamlarini tanlab olib tashlash, almashtirish yoki qayta joylashtirish imkonini beradi. Natijada olimlar materialni xuddi konstruktor kabi yigʻib, unga oldindan belgilangan xususiyatlarni berishlari mumkin.

Jarayon ikki bosqichdan iborat boʻlib, dastlab lantanoidlar guruhidagi metall mis galogenidi bilan reaksiyaga kirishadi. Soʻngra yuqori haroratda ushbu birikma grafit bilan oʻzaro taʼsir qilib, metall, uglerod va galogen atomlari navbatma-navbat joylashgan yangi qatlamli strukturani hosil qiladi. Sinovlar materialning barqaror ferromagnit xususiyatlarini toʻliq tasdiqladi.

Spintronika va kelajak qurilmalari

Yangi materialning yaratilishi, ayniqsa, spintronika yoʻnalishi uchun juda muhimdir. Anʼanaviy mikroelektronikadan farqli oʻlaroq, spintronika elektronning nafaqat zaryadidan, balki uning spinidan (magnit momenti) ham foydalanadi. Bu esa qurilmalarni yanada tezroq, ixchamroq va energiya tejamkor qilishga xizmat qiladi.

Olimlarning fikricha, ushbu yangi MXene materiali quyidagi sohalarda qoʻllanilishi mumkin:

• Yuqori samaradorlikka ega mantiqiy protsessorlar;
• Yuqori chastotali aloqa tizimlari va 6G texnologiyalari;
• Yangi avlod xotira elementlari va magnit datchiklar;
• Kvant kompyuterlari uchun butlovchi qismlar.

Tadqiqot mualliflari “kimyoviy qaychi” uslubi universal ekanini va kelajakda bu orqali optik, magnit va elektr xususiyatlari oldindan dasturlashtirilgan butun boshli yangi materiallar oilasini yaratish mumkinligini taʼkidlamoqda. Oʻzbekiston kabi texnologik modernizatsiyaga intilayotgan mamlakatlar uchun bunday fundamental kashfiyotlar kelajakda yarimoʻtkazgichlar sanoatida yangi standartlarni belgilab berishi bilan ahamiyatlidir.