Ученые из России и США в поисках новых материалов для наноэлектроники придумали, как использовать эффект графитизации, чтобы получить из хлорида натрия такие же ультратонкие слои как в графене. Для этого они использовали компьютерное моделирование. Авторы опубликовали статью с результатами работы в The Journal of Physical Chemistry Letters, говорится в сообщении пресс-службы.
Графен представляет собой ультратонкую пленку толщиной в один атом углерода. Это придает материалу ряд удивительных свойств: у него высокая проводимость и прозрачность, теплопроводность. Графен имеет большой диапазон применения в технике, электронике, но и множество ограничений, поэтому ученые ищут подобные ему аналоги структур в других соединениях. Занимаются этим и физики из МФТИ, Сколтеха, ТИСНУМ, МИСиС и Университета Райса (США).
Теоретические было известно, что пленки с кубической решеткой и ионным типом связи могут расщепляться на слои, состоящие из шестигранников, как слои графена. Такой эффект графитизации может проявлять каменная соль NaCl — природный минерал, добываемый из земной коры и широко применяемый в пищевой промышленности. Как предполагают ученые, если из NaCl сделать графеноподобные пленки, то они найдут применение в наноэлектронике.
Ученые приступили к разработке теоретического базиса для такого процесса, а затем к моделированию. Они изучили переход в разные фазы 16 двухатомных соединений — солей щелочных металлов Li, Na, K и Rb. Для переход из фазы, где слой еще состоит из кубиков в фазу со слоем из шестигранников, требовалось завысить давление в триста тысяч раз. Ученые вычислили минимальное число слоев в кристалле каждого вещества, при котором возникает эффект графитизации, и вещество распадается на одноатомные слои с шестигранниками. Так, для всех солей натрия минимальное число слоев составляет 11, а для солей лития — от 19 до 27 слоев.
Другой параметр, который определяет прочность межионных связей, — ионный радиус. И еще есть электроотрицательность, которая чем выше, тем сильнее атом металла притягивает к себе электроны галогена. Зная эти параметры, можно вычислить условия образования графеноподобных пленок из солей щелочных металлов.
«Нашей работой уже заинтересовались коллеги из Израиля и Японии — если они экспериментально докажут предсказанный нами эффект, то станет возможным получение новых сверхтонких пленок с уникальными свойствами, которые можно будет использовать в наноэлектронике», — сказал доктор ф.-м. наук Павел Сорокин, заведующий лабораторией теоретического моделирования новых материалов в ТИСНУМ (Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов).
