En ny grafen-matrix-assisteret stabiliseringsmetode vil hjælpe 2-D materialer med at blive en del af kvantecomputere

Forskere fra Rusland og Japan fandt en måde at stabilisere todimensionelle kobberoxid (CuO) materialer ved at bruge grafen. Ud over at være hovedkandidaterne til spintronics-applikationer, disse materialer kan bruges i kommende kvantecomputere. Resultaterne af undersøgelsen blev offentliggjort i Journal of Physical Chemistry C .

Familien af ​​2-D materialer har for nylig fået selskab af en ny klasse, monolagene af oxider og karbider af overgangsmetaller, som har været genstand for omfattende teoretisk og eksperimentel forskning. Disse nye materialer er af stor interesse for forskere på grund af deres usædvanlige rektangulære atomstruktur og kemiske og fysiske egenskaber, og især, en unik 2-D rektangulær kobberoxidcelle, som ikke eksisterer i krystallinsk (3-D) form, i modsætning til de fleste 2-D materialer, uanset om det er kendt eller opdaget på det seneste, som har et gitter svarende til deres krystallinske (3-D) modstykker. Den største hindring for praktisk brug af monolag er deres lave stabilitet.

En gruppe videnskabsmænd fra MISiS, Institut for Biokemisk Fysik i RAS (IBCP), Skoltech, og National Institute for Materials Science i Japan (NIMS) opdagede 2-D kobberoxidmaterialer med en usædvanlig krystalstruktur inde i to-lags grafenmatrix ved hjælp af eksperimentelle metoder.

"At finde ud af, at et rektangulært gitter kobberoxid monolag kan være stabilt under givne forhold er lige så vigtigt som at vise, hvordan bindingen af ​​kobberoxid og en grafen nanopore og dannelsen af ​​en fælles grænse kan føre til skabelsen af ​​et lille stabilt 2-D kobber oxidklynge med et rektangulært gitter. I modsætning til monolaget, den lille kobberoxidklynges stabilitet er i høj grad drevet af de kanteffekter (grænser), der fører til dens forvrængning og, efterfølgende, ødelæggelse af den flade 2-D struktur. I øvrigt, vi demonstrerede, at binding af tolags grafen med rent kobber, som aldrig eksisterer i form af en flad klynge, gør 2-D metallaget mere stabilt, " siger Skoltech Senior Research Scientist Alexander Kvashnin.

Foretrukket af det rektangulære kobberoxidgitter, der dannes i en bigrafen nanopore, blev bekræftet af beregningerne udført ved hjælp af USPEX evolutionære algoritme udviklet af professor ved Skoltech og MIPT, Artem Oganov.

Undersøgelser af de fysiske egenskaber af de stabile 2-D materialer indikerer, at de er gode kandidater til spintronik-applikationer.