Дефекты 2D-материалов — ключ к их новым свойствам

Как свидетельствуют два недавних исследования, несовершенства плоской кристаллической решетки двумерных материалов не обязательно являются чем-то нежелательным. Понимание механизма их действия на свойства графена или дисульфида вольфрама позволит в дальнейшем разрабатывать варианты таких материалов, обладающие необычными и уникальными характеристиками.

В публикации для журнала EPJ B Сергей Коняхин из Физико-технического института им. А.Ф. Йоффе РАН изложил новый теоретический подход к описанию графена с дефектами.

Он проанализировал на макроскопическом и квантовом уровнях рассеивание электронов на разных типах треугольных дефектов, включая кластеры и трехточечные дефекты, расположенные по углам треугольника. Результатом работы стала аналитическая и численная теория так называемого эффекта «трещетки» (ratchet): генерирования постоянного тока под действием переменного электрического поля за счёт наклонного рассеивания электронов когерентно ориентированными дефектами в материале.

Численные оценки эффекта выпрямления тока еще предстоит подтвердить будущими экспериментами. В практическом смысле данное исследование указывает на возможность использовать графен с треугольными дефектами в датчиках терагерцевого излучения, например для систем мониторинга багажа в аэропортах.

Об исследовании динамики дефектов в другом двумерном материале — полупроводящем дисульфиде вольфрама — сообщила в Nature Communications международная команда из Пенсильванского университета (Penn State).

Прямое наблюдение дислокаций трехслойной кристаллической решетки WS2 на атомарном уровне выполнялось ими при помощи сканирующего трансмиссионного электронного микроскопа с коррекцией аберраций, предоставленного Национальным центром электронной микроскопии Национальной лаборатории Лоуренса Беркли.

В сочетании с данными атомистических симуляций, эксперимент показал необычно низкий барьер для скольжения дефектов, ведущего к значительной реконструкции границ зерен дисульфида вольфрама.

Другими словами, дефекты или дислокации не привязаны к какому-то одному месту. Они легко перемещаются по атомной решетке, и могут быть использованы для целенаправленного изменения формы этого 2D-кристалла или создания в нем внутренних напряжений для обеспечения нужных электронных свойств.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI