Исследовательская группа в Университете штата Огайо нашла способ упростить использование электронов электронными устройствами, - пишет eurekalert.org со ссылкой на Nature Materials.
Ученые использовали материал, который может выполнять двойную роль в электронике, где исторически было необходимо много материалов.
«По сути, мы нашли материал с двойной личностью, - сказал Джозеф Хереманс, соавтор исследования, профессор механики и аэрокосмической техники. - Это концепция, ранее не известная».
Полученные результаты могут означать, что изменится способ, которым инженеры создают различные виды электронных устройств: от солнечных батарей, до светодиодов в телевизоре, транзисторов в ноутбуке и датчиков света в камере смартфона.
Каждый электрон имеет отрицательный заряд и может излучать или поглощать энергию в зависимости от того, как им манипулируют. Пустоты – места, где отсутствует электрон, - имеют положительный заряд. Электронные устройства работают, перемещая электроны и пустоты.
Но, как правило, каждая часть электронного устройства может выступать либо как держатель электронов, либо как держатель пустот, но не того и другого сразу. Это означало, что для работы электроники требовалось несколько слоев и несколько материалов.
Исследователи из штата Огайо нашли материал - NaSn2As2 - кристалл, который может быть держателем и электронов, и пустот, потенциально устраняя необходимость в нескольких слоях.
Вольфганг Уиндл - профессор материаловедения и инженерии в штате Огайо, и соавтор исследования – объяснил это так: «И дело не в том, что электрон становится пустотой из-за одинаковой сборки частиц. Если вы посмотрите на материал с одной стороны, он будет выглядеть как электрон, но, если вы посмотрите с другой стороны, он будет похож на пустоту».
Это может упростить нашу электронику, возможно, создав более эффективные системы, которые работают быстрее и ломаются реже. Авторы сравнивают это с машиной Руба Голдберга: чем больше движущихся частей, тем менее эффективно энергия перемещается по всей системе.
«Теперь у нас есть это новое семейство слоистых кристаллов, в которых носители ведут себя как электроны при перемещении внутри каждого слоя, и как пустоты при перемещении через слои... Вы можете представить, какие уникальные электронные устройства теперь можно создать», - сказал Джошуа Голдбергер - доцент кафедры химии и биохимии в штате Огайо.
Исследователи назвали это явление двойной способности "гониополярностью". Они полагают, что материал функционирует таким образом из-за его уникальной электронной структуры. По их мнению, и другие слоистые материалы могли бы показать это свойство.
«Мы просто еще не нашли их, - сказал Хереманс. - Но теперь мы знаем, как их искать».
Исследователи сделали открытие почти случайно. Исследователь аспиранта из лаборатории Херемана, Бин Хе, измерял свойства кристалла, когда заметил, что материал ведет себя иногда как держатель электронов, а иногда как держатель пустот – наука считала, что это невозможно. Он подумал, что, возможно, допустил ошибку, снова и снова запускал эксперимент и получал тот же результат.
[Фото: polymus.ru]
