Бабочка Хофштадтера помогла отключить проводимость графена

Иллюстрация эффекта бабочки Хофштадтера в кристаллической решетке
Иллюстрация эффекта бабочки Хофштадтера в кристаллической решетке

Ученые из Великобритании, Китая, США, Южной Кореи, России и Японии, в число которых входят нобелевские лауреаты Андрей Гейм и Константин Новоселов, открыли новые свойства графена, которые изменяют его проводимость. Работа ученых опубликована в журнале Nature Physics, кратко с ее содержанием можно ознакомиться на сайте Phys.org.

Ученые научились изменять свойства энергетической щели у графена. Для этого авторы нанесли графен на слой «белого графита» — нитрида бора с графитоподобной гексагональной (узлы решетки заключены в правильный многоугольник) аллотропной модификацией. Исследователи обнаружили, что такая комбинация позволяет регулированием взаимных ориентаций направлений в кристаллических решетках менять ширину энергетической щели у графена. Это связано с тем, что подложка из нитрида бора вызывает деформацию графеновой решетки, в связи с чем меняются ее проводящие свойства.

Физики выяснили, что при угле наклона между направлениями решеток графена и нитрида бора менее одного градуса структура решетки нитрида бора почти идентична графеновой. При этом угол между атомами углерода в самой графеновой решетке увеличился на 1,8 градусов, что привело к возникновению энергетической щели. При углах наклона между направлениями решеток графена и нитрида бора более одного градуса энергетической щели не возникало.

Наложение двух кристаллический решеток позволило ученым в образованной гетероструктуре воспроизвести эффект муарового узора в виде бабочки Хофштадтера — фрактальной структуры, описанной в 1976 году сыном нобелевского лауреата Дугласом Хофштадтером, которая воспроизводит зависимость значений уровней энергии электрона от величины магнитного поля в двумерном кристалле.

В своей работе ученые исследовали различные комбинации образцов графена и подложек из нитрида бора, используя сканирующие зондовые (атомный силовой и туннельный) и рамановскую методы спектроскопии.

Энергетическая щель (запрещенная зона) — интервал энергий, в котором в идеальном кристалле, согласно квантовомеханической теории движения электронов в твердом теле, не могут находиться электроны. Такая щель отвечает интервалу между валентной зоной и зоной проводимости в кристалле. В графене ширина этой щели равна нулю, введением подложки из нитрида бора физикам удалось деформировать кристаллическую решетку графена и тем самым создать ненулевую энергетическую щель, которая позволяет менять свойства проводимости графена — в том числе и отключать ее.

Ранее ученые также исследовали различные свойства графена на подложках из нитрида бора, однако в своей работе авторы впервые обнаружили зависимость таких свойств от угла взаимной ориентации направлений кристаллических решеток. Работа физиков открывает новые возможности в использовании графена в электронной промышленности.

Обсудить
Предбрачные игры
Почему россияне не торопятся регистрировать отношения в ЗАГСе
«Делаем умный вид»
Последний звонок в снимках российских выпускников
«Почему я должен уступать место моей ровеснице?!»
Равноправие полов дает женщине возможность платить алименты и стоять в метро
Мат ползучий
От злого поросенка до приспешника антихриста — как ругаются политики России
Андрей Битов«А запомнят только то, что ты с Вознесенским подрался»
10 внелитературных фактов биографии Андрея Битова
Романы с камнем
Канны-2017. День 8: София Коппола, «Роден» и подлинный успех русского кино
Тараканы из стакана
Канны-2017. День 9: беспредел по-русски и по-американски
Учитель научил
Роман Николая II и Матильды — теперь в основе балета «Лебединое озеро»
Бей, души, убивай
Социальные сети не просто следят за нашими чувствами, они управляют ими
Самоубийственные аресты
За борьбой с «группами смерти» может стоять конфликт в силовых структурах
Привет, жестокий мир
Боль, отчаяние и мужество в объективах самых талантливых молодых фотографов
Лучшее автомобильное видео мая
Две «Тойоты» врезаются друг в друга, британский спорткар соревнуется с самолетом и многое другое
Тест-драйв японского брата «Дастера»
Как Nissan Terrano стал еще ближе к Renault Duster
Чемпионы Формулы-1 в Инди-500
Те, кому «Королевских гонок» оказалось мало
15 машин на реактивной тяге
90-летняя история автомобилей с двигателями от самолетов и ракет
От нашего стола
Российские интерьеры, сводящие иностранцев с ума
Зависли на хате
Украинцы придумали дом, который может обойтись без российского газа
Москва за нами
Какие квартиры можно купить в пределах МКАД по цене до трех миллионов рублей
Сносное настроение
Демонтаж жилых домов в Москве: что нужно знать
Вышка светит
Как выглядит частный особняк, побивший мировой рекорд этажности