Исследователи из Иллинойского университета Урбана-Шампейн совершили прорыв в понимании и контроле двумерных материалов — критически важных компонентов будущей электроники. Их работа, опубликованная в журнале Science Advances, описывает революционный метод визуализации структурных изменений в этих материалах на атомном уровне.
Кремниевая электроника подходит к пределам своих возможностей, поэтому ученые обращаются к двумерным материалам с уникальными свойствами, такими как сверхпроводимость и магнетизм, для создания следующего поколения устройств. Однако точное управление этими свойствами оказалось сложной задачей.
Команда из Иллинойса использовала просвечивающую электронную микроскопию (ПЭМ) для наблюдения за реконструкцией двумерных материалов на атомарном уровне. В центре их внимания были бислои — структуры, состоящие из двух сверхтонких слоев, сложенных вместе. Угол между этими слоями критически влияет на свойства материала.
Традиционно считалось, что для выравнивания бислоя необходимо вращать весь верхний слой. Однако новое исследование выявило неожиданный механизм — крошечная «затравочная» область в одном слое сначала выравнивается с соседним слоем, а затем этот выровненный домен постепенно расширяется, захватывая весь бислой.
Для визуализации этого деликатного атомного движения исследователи использовали уникальный подход. Они заключили бислой в графеновую защитную камеру, чтобы высокоэнергетический электронный луч ПЭМ не разрушил тонкую атомную структуру во время нагрева.
Анализируя положение атомов после каждого быстрого импульса нагрева, имитирующего реальные процессы изготовления устройств, команда смогла проследить весь процесс трансформации бислоя.
Это революционное исследование открывает путь к созданию двумерной электроники нового поколения с точно контролируемыми свойствами, что приближает нас к будущему электроники за пределами кремния.
