Исследователи, изучающие явления на атомном уровне, влияющие на электронные и квантовые устройства нового поколения, получили первые микроскопические изображения атомных тепловых колебаний. Эти изображения демонстрируют новый тип движения, который может изменить подходы к разработке квантовых технологий и ультратонкой электроники.
Ичао Чжан разработала метод электронной микроскопии
Ичао Чжан, доцент кафедры материаловедения и инженерии Университета Мэриленда, разработала метод электронной микроскопии для прямого получения изображений «моирé-фазонов» — физического явления, влияющего на сверхпроводимость и теплопроводность двумерных материалов для электронных и квантовых устройств нового поколения.
Исследование опубликовано в журнале Science
Статья об исследовании, в которой впервые задокументированы изображения тепловой вибрации отдельных атомов, была опубликована в журнале Science (DOI: 10.1126/science.adw7751).
Двумерные материалы и моирé-фазоны
Двумерные материалы, представляющие собой листовидные структуры толщиной в несколько нанометров, исследуются как новые компоненты электронных и квантовых устройств нового поколения. Особенностью скрученных двумерных материалов являются «моирé-фазоны», играющие ключевую роль в понимании их теплопроводности, электронного поведения и структурного порядка.
Ранее моирé-фазоны было трудно обнаружить экспериментально, что препятствовало дальнейшему изучению материалов, способных революционизировать квантовые технологии и энергоэффективную электронику.
Метод электронной Ptychграфии
Исследовательская группа Чжан использовала новый метод под названием «электронная Ptychграфия», который позволил достичь высочайшего разрешения (лучше 15 пикометров) и зафиксировать размытие отдельных атомов, вызванное тепловыми колебаниями.
Работа показала, что пространственно локализованные моирé-фазоны доминируют над тепловыми колебаниями скрученных двумерных материалов, что коренным образом изменило представления учёных о влиянии этих материалов.
Будущие направления исследований
Исследовательская группа Чжан сосредоточится на изучении влияния дефектов и границ раздела на тепловые колебания в квантовых и электронных материалах. Контроль теплового поведения этих материалов может привести к созданию новых устройств с заданными тепловыми, электронными и оптическими свойствами, что откроет путь для достижений в квантовых вычислениях, энергоэффективной электронике и наномасштабных датчиках.
Предоставлено Университетом Мэриленда.