Разработан метод создания суператомов для новой электроники
Logo
Cover

Эффективную стратегию создания соединений атомов, которые имитируют свойства более чем одной группы элементов периодической таблицы разработали специалисты Университета Содружества Вирджинии. Эти так называемые суператомы можно использовать для создания новых, более производительных электронных устройств, в частности, батарей, полупроводников и транзисторов.

Работа батарей и полупроводников основана на переносе электронов от одной группы атомов к другой. Суператомы могут принимать или отправлять несколько электронов, т. е. быть донорами или акцепторами, сохраняя структурную стабильность. Это ключевой элемент создания более эффективной электроники и аккумуляторов, пишет Phys.org. Группа ученых под руководством Шива Ханны разработала новый подход к синтезированию суператомов на основе металла.  

Атомы щелочных металлов, легко отдающие электроны, считались до сих пор оптимальными для переноса заряда, поскольку требовали мало энергии. Однако, передача более одного электрона за раз сопряжена с гораздо большими расходами. Ханна и его коллеги создали процесс, при котором группы атомов могут отдавать или принимать несколько электронов без увеличения затрат энергии.

Они не первые, кто создает подобные суператомы, но их исследование отличает обширная теоретическая база. Ханна и его группа предположили, что улучшить обмен электронами без изменения уровня энергии можно с помощью органических лигандов — молекул, которые связывают атомы металлов, чтобы защитить и стабилизировать их.

«С помощью лигандов мы можем брать любые группы атомов и превращать их либо в доноров, либо в акцепторов электронов, — утверждает Ханна. — И мы можем создавать доноров электронов, которые сильнее чем любой элемент в периодической таблице».     

Химики Вирджинии изучили эту гипотезу на примере групп атомов алюминия, смешанных с бором, углеродом, кремнием и фосфором, а также соединенных с органическими лигандами. При помощи компьютерного анализа они продемонстрировали, что передача электрона в такой группе будет менее энергозатратной, чем в случае использования франция, самого сильного среди щелочных металлов-доноров электронов.

Прорыв в создании двумерных полупроводников совершили ученые, изучавшие оптические свойства диселенида вольфрамида. Экситоны этого материала выделяют особый оптический сигнал, пригодный для изучения квантовых феноменов.