Электронно-микроскопическое изображение синтезированного 6R TaS2 с атомной моделью материала слева. Коричневые сферы представляют атомы Ta, а желтые сферы представляют атомы серы. Позиции и расположение атомов на микроскопическом изображении точно совпадают с моделью, подтверждая ее строение. Предоставлено: Манчестерский университет.

Гетероструктуры Ван-дер-Ваальса пользуются большим спросом, поскольку они обладают многими уникальными и полезными свойствами, которых нет в природных материалах. В большинстве случаев их готовят, вручную укладывая один слой поверх другого, что требует много времени и труда.

Опубликованное на прошлой неделе в журнале Nano Letters исследование под руководством исследователей из Национального института графена (NGI) описывает синтез объемной ван-дер-ваальсовой гетероструктуры , состоящей из чередующихся атомных слоев 1T и 1H TaS2. 1T и 1H TaS2 — разные полиморфы (материалы с одинаковым химическим составом , но с разным расположением атомов) TaS2 с совершенно разными свойствами — первые изолирующие, вторые — сверхпроводящие при низких температурах.

Новая гетероструктура была получена путем синтеза 6R TaS2 (редкий тип TaS2 с чередующейся слоистой структурой 1T и 1H) с помощью процесса, известного как «фазовый переход», при высокой температуре (800°C). Благодаря своей необычной структуре этот материал демонстрирует сосуществование волн сверхпроводимости и плотности заряда, что является очень редким явлением.

Доктор Амритроп Ачари, руководивший экспериментом, сказал: «Наша работа представляет собой новую концепцию проектирования объемных гетероструктур. Новая методология позволяет осуществлять прямой синтез объемных гетероструктур 1T-1H TaS2 путем фазового перехода из легкодоступного 1T TaS2. Верим, что наша работа обеспечивает значительный прогресс как в науке, так и в технологиях».

Международное сотрудничество

Работа проводилась в сотрудничестве с учеными из Центра передового опыта NANOlab Университета Антверпена, Бельгия. Их анализ с помощью сканирующей электронной микроскопии с высоким разрешением впервые однозначно подтвердил чередующуюся гетерослоистую структуру 1T-1H 6R TaS2 и проложил путь к интерпретации результатов.

Профессор Милорад Милошевич, ведущий исследователь из Университета Антверпена, прокомментировал: «Эта демонстрация чередующейся изоляционно-сверхпроводящей слоистой структуры в 6R TaS2 открывает множество интригующих вопросов, связанных с анизотропным поведением этого материала в приложенном магнитном поле и токе. Джозефсоновская физика, терагерцовое излучение и т. д., по аналогии с объемными купратами и сверхпроводниками на основе железа».

Таким образом, результаты могут оказать широкое влияние на понимание двумерной сверхпроводимости, а также на дальнейшую разработку передовых материалов для устройств на основе терагерцовых и джозефсоновских контактов, краеугольного камня квантовой технологии второго поколения.