Хиральные металлоорганические нанолисты обладают мультиферроичностью и топологическими свойствами при комнатной температуре

Учёные нашли способ спроектировать класс гомохиральных металлоорганических нанолистов, которые демонстрируют мультиферроичные и топологические узлы при комнатной температуре. Исследование опубликовано в Nano Letters. В работе предсказывается новый класс гомохиральных металлоорганических нанолистов, где 4-(3-гидроксипиридин-4-ил)пиридин-3-ол (HPP) используется в качестве органического линкера, а переходные металлы (TM = Cr, Mo и W) служат узлами. Эти материалы TM(HPP)₂ проявляют мультиферроичные и топологические свойства при комнатной температуре. Гомохиральность возникает из-за хиральной природы органических линкеров HPP. Структурные изменения хиральности приводят к топологическому фазовому переходу фонона Вейля.

Синтезирован и исследован 2D монослойный аморфный углерод, который в восемь раз прочнее графена

В графене, одном из прочных материалов на Земле, после формирования имеет склонность образовывать трещины, которые приводят к внезапному разрушению. Однако новый углеродный материал, известный как монослойный аморфный углерод (МАУ), является одновременно прочным и жестким. Согласно новому исследованию ученых и сотрудников Университета Райса, опубликованному в журнале Matter, МАУ в 8 раз прочнее графена. Как и графен, МАУ также является двумерным или одноатомным материалом. Но в отличие от графена, где атомы расположены в упорядоченной (кристаллической) гексагональной решетке, МАУ является композитным материалом, который включает как кристаллические, так и аморфные области. Именно эта композитная структура придает MAC его характерную прочность.

Экспериментальная идентификация топологических дефектов в коллоидном стекле 2D

Благодаря особым методам численного анализа, применяемым для обработки экспериментальных данных видеомикроскопии, физикам удалось четко идентифицировать топологические дефекты в аморфном коллоидном стекле, созданном в лабораторных условиях путем случайной сборки магнитных коллоидных частиц. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications. Взаимодействие между частицами тонко настраивалось внешним магнитным полем.

Индуцированная бором трансформация ультратонких пленок золота в двумерные металлические наноструктуры

Созданы почти автономные наноструктурированные двумерные (2D) монослои золота — впечатляющий результат в области инженерии наноматериалов, который может открыть новые возможности в катализе, электронике и преобразовании энергии. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications. Учёные вырастили монослои золота на иридиевой подложке и внедрили атомы бора на границе раздела между золотом и иридием. Эта инновационная технология позволила получить подвешенные моноатомные листы золота, которые имели гексагональную структуру с наноразмерными треугольными узорами. Включение бора повысило стабильность и структурную целостность слоев золота, позволяя формироваться наноструктурам. Анализ подтвердил, что внедрение бора облегчает переход от 3D-к преимущественно 2D-металлическим связям, фундаментально меняя электронное поведение слоев золота. Это преобразование подчеркивает уникальную природу синтезированных пленок, поскольку традиционные методы обычно не могут поддерживать стабильную двумерную металлическую форму, что приводит вместо этого к небольшим или нестабильным структурам.

Аномальный эффект Холла при спинорбитальной и магнитообменной связи в 2D-графеновом спиновом клапане

Графен, особенно в чистом виде, уже давно считается перспективным материалом для разработки устройств спинтроники. Эти устройства используют собственный угловой момент (то есть спин), а не заряд электронов, для передачи и обработки данных. Предлагаемый подход к генерации и обнаружению спинов основан на близости графена к близлежащему материалу, который может изменить его свойства. Однако до сих пор успешное развитие спинтроники с использованием только этого подхода оказалось весьма сложной задачей. Исследователи из CIC nanoGUNE BRTA и других институтов разработали устройство спинтроники, которое использует только эффекты близости, в частности, 2D-спиновый клапан на основе графена. Функционирование этого клапана, представленное в статье, опубликованной в журнале Nature Electronics, зависит только от близости к магниту Ван-дер-Ваальса Cr₂Ge₂Te₆.

Создание и контроль скирмионов при комнатной температуре в 2D материалах

Корейский научно-исследовательский институт стандартов и науки (KRISS) впервые в мире создал и контролировал скирмионы при комнатной температуре в двумерных (2D) материалах. Это достижение снижает энергопотребление по сравнению с традиционными трехмерными (3D) системами, одновременно максимизируя квантовые эффекты, что делает его основной технологией для разработки квантовых компьютеров, работающих при комнатной температуре, и полупроводников с искусственным интеллектом. Исследование опубликовано в журнале Advanced Materials. В эксперименте скирмионы создавались путем приложения очень тонкого напряжения и магнитного поля к поверхности магнита и далее перемещались в нужном направлении с помощью тока. Результаты эксперимента показали, что энергопотребление на управление скирмионами в 2D составило примерно 1/1000 от такового в 3D, а их размер уменьшился более чем в десять раз, что обеспечило значительные преимущества с точки зрения стабильности и скорости.

Цепочка из атомов меди и углерода может оказаться тончайшей металлической проволокой

Исследователи из Лаборатории теории и моделирования материалов EPFL в Лозанне, входящей в состав NCCR MARVEL, использовали вычислительные методы, чтобы определить, какой может быть самая тонкая металлическая проволока, а также несколько других одномерных материалов со свойствами, которые могут оказаться интересными для множества приложений. По итогу было выявлено 800 одномерных материалов, из которых выбрали 14 лучших кандидатов — соединений, которые еще не были синтезированы в качестве реальных проводов. Наиболее интересными оказались четыре материала — два металла и два полуметалла. Среди них металлическая проволока CuC₂, прямая цепочка, состоящая из двух атомов углерода и одного атома меди, самая тонкая металлическая нанопроволока, стабильная при 0 К, обнаруженная на сегодняшний день.

Обнаружен дефект одного атома в 2D-материале, который может хранить квантовую информацию при комнатной температуре

Ученые обнаружили, что «одиночный атомный дефект» в слоистом 2D-материале может удерживать квантовую информацию в течение микросекунд при комнатной температуре. Дефект, обнаруженный исследователями из университетов Манчестера и Кембриджа с использованием тонкого материала под названием гексагональный нитрид бора (hBN), демонстрирует спиновую когерентность — свойство, при котором электронный спин может сохранять квантовую информацию — в условиях окружающей среды. Они также обнаружили, что этими вращениями можно управлять с помощью света.

Гигантское вращение Фарадея в атомно тонких полупроводниках

В недавнем исследовании немецкие и индийские физики показали, что ультратонкие двумерные материалы, такие как диселенид вольфрама, могут поворачивать поляризацию видимого света на несколько градусов на определенных длинах волн в небольших магнитных полях, подходящих для использования в чипах. Ученые из Мюнстерского университета (Германия) и Индийского института научного образования и исследований (IISER) в Пуне (Индия) опубликовали свои выводы в журнале Nature Communications. Чип компьютерного процессора содержит миллиарды переключающих элементов. Таким образом, работа немецко-индийской группы является шагом вперед в разработке миниатюрных оптических изоляторов из 2D-материалов, которые имеют толщину всего несколько атомных слоев и в сто тысяч раз тоньше человеческого волоса.

Измерение механических напряжений и деформаций в электродах суперконденсаторов на основе графена

Исследователи Техасского университета A&M обнаружили, что при зарядке суперконденсатора он накапливает энергию и реагирует растяжением и расширением. Это открытие можно использовать для разработки новых материалов для гибкой электроники или других устройств, которые должны быть одновременно прочными и эффективно хранить энергию. Исследование направлено на разработку устройств хранения энергии, которые смогут выдерживать структурные нагрузки и в конечном итоге заменить пластики, армированные углеродным волокном, которые действуют как структурные панели в самолетах, тем самым повышая энергоэффективность.