Pour la première fois dans le monde, un représentant d'une nouvelle famille de substances bidimensionnelles, l'oxyde de cuivre, a été obtenu expérimentalement. Il a déjà démontré à ses créateurs plusieurs propriétés inhabituelles qui peuvent non seulement élargir le champ des expériences avec le graphène, mais également définir une nouvelle direction en microélectronique. Un article sur les réalisations des scientifiques de NUST «MISiS», FSISI TISNUM, IBChF RAS et leurs collègues étrangers de l'institut japonais NIMS a été publié dans la revue officielle NanoScale. Vous pouvez le lire
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Un groupe international de physiciens a prédit et confirmé expérimentalement l'existence d'une nouvelle famille de composés inorganiques. Selon le responsable de la partie théorique des travaux, le responsable du projet d'infrastructure «Science des matériaux théoriques des nanostructures», chercheur de premier plan au laboratoire «Nanomatériaux inorganiques» du NUST «MISiS» Docteur en sciences physiques et mathématiques Pavel Borisovich Sorokin, nous parlons du premier matériau bidimensionnel au monde avec un réseau cristallin carré - l'oxyde de cuivre.
Pavel Sorokin (au centre) au Scopus Award Russia 2015La création de nouveaux matériaux bidimensionnels - matériaux constitués d'une couche d'une épaisseur d'un atome - est l'un des domaines les plus prometteurs de la science moderne des matériaux. Depuis la réception du graphène en 2004, le premier matériau bidimensionnel, les scientifiques du monde entier ont exploré ses caractéristiques, essayant de le combiner avec d'autres matériaux pour obtenir de nouvelles propriétés.
Les chercheurs ont mené la synthèse d'une nouvelle famille de substances en étudiant les différentes propriétés du graphène. Par conséquent, des îlots d'oxyde de cuivre bidimensionnel sont situés sur une base de graphène. Selon le Dr Sorokin, la synthèse sur un substrat en graphène est jusqu'à présent la seule réelle opportunité d'obtenir ces matériaux bidimensionnels. Cependant, étant donné le développement de la technologie, cette limitation est complètement surmontable, a souligné le scientifique.
Lors des «Conférences de Noël» à NUST «MISiS», le Dr Sorokin donne une conférence «Il y a beaucoup d'espace en bas, et il y a beaucoup de choses intéressantes dans cet endroit.» Nouvelles du monde en deux dimensions. "Contrairement au graphène, qui est formé de "nids d'abeilles" hexagonaux, l'oxyde de cuivre bidimensionnel a un réseau cristallin carré. «Jusqu'à présent, les scientifiques ont pu synthétiser uniquement des matériaux à réseau hexagonal - par exemple, divers dérivés du graphène ou du nitrure de bore», explique le Dr Sorokin. "Le treillis métallique carré plat est instable, mais la combinaison de cuivre et d'oxygène l'a stabilisé."
La méthode utilisée ouvre de grandes opportunités pour la synthèse d'une nouvelle famille de matériaux. " En fait, les scientifiques ont réussi à «auto-assembler» de l'oxyde de cuivre bidimensionnel sur du graphène. Pour créer une nouvelle substance, des expérimentateurs de l'Institut NIMS (Japon) ont déposé des atomes de cuivre de la phase gazeuse sur du graphène partiellement oxydé. Ensuite, le chauffage du système a conduit au fait que les atomes d'oxygène et de cuivre se sont regroupés dans une nouvelle structure.
Toutes les caractéristiques du nouveau matériau doivent encore être étudiées depuis longtemps, mais on peut dire maintenant quelque chose sur les propriétés de l'oxyde de cuivre bidimensionnel. L'une des propriétés inhabituelles du nouveau matériau prédite par les physiciens russes Pavel Sorokin et Dmitry Kvashnin s'est avérée être un antiferromagnétisme (faible magnétisation), que l'oxyde de cuivre ordinaire ne montre en aucun cas.
Les anti-ferromagnétiques sont des matériaux très prometteurs du point de vue de la microélectronique. Pour écrire un bit d'informations dans un antiferromagnet, seuls 12 atomes de sa surface sont suffisants, tandis que les technologies existantes utilisent des centaines de milliers d'atomes pour écrire un bit.
Il y a une autre conséquence d'une nouvelle expérience. «Notre découverte a montré la possibilité d'une nouvelle utilisation du graphène comme base pour l'assemblage de diverses substances», explique le Dr Sorokin. - De plus, non seulement des matériaux individuels indépendants, mais aussi des hétérostructures bidimensionnelles multicouches. Dans l'expérience présentée sur le graphène, une nouvelle structure monocouche a été formée, possédant seulement un ensemble de propriétés inhérentes, que nous devons encore étudier en détail. "
Information de NUST «MISiS»: Pavel Borisovich Sorokin, docteur en sciences physiques et mathématiques. Responsable du projet d'infrastructure "Science théorique des matériaux des nanostructures" à NUST "MISiS", chercheur de premier plan au laboratoire "Inorganic Nanomaterials".
Intérêts de recherche: modélisation atomistique, nanostructures, nanotechnologie, calculs chimiques quantiques de premier ordre, théorie fonctionnelle de la densité, méthodes de calcul empiriques.
Prix du Club russe de l'Académie européenne (Academia Europaea) pour les jeunes scientifiques dans le domaine de la physique, Scopus Award Russia-2015. Plus de 60 publications dans des revues internationales, dont Nature Physics, Nature Communications, Nano Letters, ACS Nano, J. Phys. Chem. Lett. et d'autres.