Исследователи из Ливерпульского университета открыли новый трёхмерный материал, который имитирует электропроводящие свойства графена.
При этом он лишён хрупкости, которая ограничивала практическое использование этого уникального материала.
Соединение под названием дистаннид гафния (HfSn2, или Sn2Hf) воспроизводит быстрый двумерный поток электронов, характерный для графена. Это возможно благодаря его уникальной трёхмерной структуре. Открытие открывает путь к созданию более прочных и устойчивых материалов для энергоэффективной электроники.
В материале HfSn2 есть «соты» — слои с гексагональной геометрией, но расположены они в трёхмерной структуре. Такая укладка сохраняет редкое электронное поведение, обычно присущее 2D-материалам.
Также в HfSn2 присутствуют точки Вейля — особые узлы в спектре, которые повышают подвижность электронов. Это означает, что электроны в материале движутся почти так же быстро, как в тончайшем слое, но при этом структура материала остаётся объёмной и устойчивой.
Для получения кристаллов HfSn2 использовали метод металлического флюса. Кристаллы выращивали из олова и хрома при медленном охлаждении. Их длина достигала 4 мм. Для измерения электрических свойств применяли установку Quantum Design PPMS-DynaCool, а для изучения магнитных свойств — High Field Magnet Laboratory в Неймегене.
Открытие в первую очередь важно в контексте роста потребления электроэнергии дата-центрами. По оценкам Международного энергетического агентства, к 2030 году оно может удвоиться. Поэтому технологии, которые снижают затраты на вычисления, становятся всё более актуальными.
Теперь перед нанотехнологами и материаловедами стоит задача превратить открытие в инженерный рецепт. Необходимо научиться воспроизводимо получать такие материалы, управлять дефектами и встраивать их в технологические цепочки.
Но уже сейчас ясно, что двумерная электроника может существовать внутри трёхмерной структуры. Это расширяет возможности поиска новых материалов для посткремниевой электроники. Возможно, будущее будет за объёмными кристаллами с правильно закрученными "сотами"на атомном уровне.