Один из первооткрывателей графена выяснил необычные свойства нестабильной формы графитаГрафит© Miriam Doerr Martin Frommherz/Shutterstock/FOTODOM

ТАСС, 12 августа. Российские и британские физики впервые детально изучили свойства экзотического бета-графита – нестабильной формы графита, слои которого образуют сложную трехмерную пространственную структуру. "Рецепт" по сборке этого материала и первые итоги его изучения опубликовал научный журнал Nature.

На эту темуДефектный графен ускорил электрохимические реакции

"Благодаря прогрессу в области создания гетероструктур из двумерных материалов мы собрали высококачественную пленку из 50 слоев бета-графита и детально изучили ее электронные свойства. Мы показали, что этот материал обладает характеристиками, которые раньше встречались только у экзотических сверхпроводников и материалов с "тяжелыми" фермионами", – пишут ученые.

Графит – это одна из распространенных в природе форм углерода. Он представляет собой "стопку" из множества слоев графена, плоских листов из атомов углерода, которые уложены друг на друга особым образом и сцеплены силами Ван-дер-Ваальса. По прочности они значительно уступают связям между атомами внутри листов графена, благодаря чему графит легко расщепляется на слои.

Физики-теоретики давно знают, что графен можно уложить в подобную графитовую "стопку" двумя разными способами. Первый, более простой вариант – альфа-графит – состоит из чередующихся слоев графена, в которых половина атомов углерода расположена ровно над центром шестиугольников в ниже- и вышестоящем слое.

У второго варианта, бета-графита, пространственная структура более сложная. Она напоминает кристаллы ромбоэдрической формы. Ученые еще не находили бета-графит в природе, так как его структура нестабильна и он не может долго существовать.

Новая углеродная "экзотика"

Тем не менее, небольшие количества этой формы графита иногда встречаются внутри залежей альфа-графита. Поэтому ученые спорят о том, как он возник и есть ли у бета-графита те экзотические свойства, которые ему приписывают теоретики.

Группа российских и британских физиков под руководством профессора Манчестерского университета (Великобритания), нобелевского лауреата и одного из первооткрывателей графена Константина Новоселова получила первые ответы на эти вопросы. В ходе своего исследования ученые фактически вручную собрали чистый бета-графит.

Для этого они подготовили 50 сверхчистых пленок из графена, отшелушив их от брусков обычного альфа-графита, и "склеили" их друг с другом с помощью технологий, которые физики применяют для создания многослойных структур из разных двумерных материалов. Получив несколько подобных образцов бета-графита, Новоселов и его коллеги детально изучили их электрические и прочие физические свойства.

Оказалось, что у этого материала действительно есть некоторые необычные свойства, которых нет у альфа-графита. Они сближают бета-графит с некоторыми экзотическими сверхпроводниками, в которых электроны активно взаимодействуют друг с другом и ведут себя не так, как это предсказывает классическая теория сверхпроводимости.

Вдобавок при сверхнизких температурах бета-графит превращается в изолятор со своеобразным "эффектом памяти". У него проявляются и другие странные свойства, которые физики пока не могут объяснить. Дальнейшее изучение его свойств, как надеются Новоселов и его коллеги, помогут найти теоретические объяснения всем этим аномалиям.

Источник

admin
0 0 голос
Рейтинг статьи
Подписаться
Уведомить о
guest
0 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии