Ученые раскрыли механизм превращения двумерного алмаза в графен
Исследователи Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» впервые детально описали механизм термической деградации диамана — уникального материала, который называют «двумерным алмазом». Результаты работы опубликованы в ведущем научном журнале и открывают новые горизонты для углеродной наноэлектроники.
Что такое диаман?
Это структура из двух слоев графена, «сшитых» прочными алмазными связями. Благодаря этому диаман сочетает выдающуюся твердость и свойства широкозонного диэлектрика, что делает его идеальным кандидатом для создания ультратонких электронных устройств.
Что происходит при нагреве?
С помощью сложного компьютерного моделирования ученые установили точный сценарий разрушения материала:
1 Все начинается с отрыва одного атома водорода от поверхности (на это требуется 2,59 эВ — энергия, подтверждающая высокую термостабильность диамана).
2 Далее возникает «эффект домино»: вакансия создает напряжение, которое провоцирует отрыв соседнего атома водорода с противоположной стороны, формируя «дивакансию».
3 После этого запускается цепная реакция обезвоживания. Область разрушения разрастается, алмазные связи между слоями рвутся, и материал превращается в диэлектрический биграфен.
Почему это важно?
Авторы работы доказали, что в одном материале могут сосуществовать зоны диамана (диэлектрик) и биграфена (проводник). Более того, для сохранения алмазных свойств достаточно «островка» всего из 8 атомов водорода диаметром около 0,3 нанометра.
Такие наноразмерные домены могут работать как квантовые точки, а частично дегидрированный диаман станет основой для полностью углеродной 2D-электроники нового поколения. Это путь к устройствам, которые будут быстрее, тоньше и эффективнее современных кремниевых чипов.
