Ново изследване на наноматериали разкрива възможности за създаване на по-тънка електроника
(снимка: CC0 Public Domain)
Изследователи от университета Райс направиха важно откритие в областта на физиката на наноматериалите. Учените, ръководени от проф. Шенси Хуанг, проучиха в детайли поведението на специални квазичастици, наречени полярони, в телурена – наноматериал, синтезиран за първи път през 2017 г.
Телуренът, който се състои от вериги от атоми на телур, проявява уникални свойства, когато дебелината му бъде намалена до няколко нанометра. При тази дебелина материалът значително променя своите електронни и оптични свойства, отбелязва изследователят Кунян Чжан, цитиран в публикация на Phys.org.
Поляроните възникват от взаимодействието на заредени частици с вибрации в атомната решетка на даден материал. Този процес може да се сравни с реакцията на публиката на звънящ телефон по време на лекция – точно както слушателите колективно обръщат глави към източника на звука, атомите в решетката реагират на появата на носители на заряд, като създават „аура на поляризация” около тях.
Изследователите са открили, че с намаляване на дебелината на телурена, поляроните променят поведението си: от широко разпространени електронно-вибрационни взаимодействия те преминават към по-локализирани. Това откритие има важни последици за разбирането на физическите процеси в нано-материалите.
„Нашите открития показват как поляроните влияят на електрическите и оптичните свойства на телурена, когато дебелината му намалява”, обяснява Кунян Чжан. В по-тънки слоеве поляроните локализират носители на заряд, което води до намаляване на тяхната подвижност. Това явление е критично за развитието на съвременните устройства, които стават все по-малки и използват по-тънки материали.
От една страна, намалената мобилност на заряда може да ограничи ефективността на електронните компоненти, особено в приложения, изискващи висока проводимост. От друга страна, този ефект на локализация може да бъде полезен при създаване на високочувствителни сензори и квантови устройства.
Професор Хуанг вярва, че изследването поставя основата за създаване на материали с оптимален баланс на свойствата, което е от решаващо значение за разработване на тънка електроника и сензори от следващо поколение.