Forskare från Ryssland och Japan hittade ett sätt att stabilisera tvådimensionella kopparoxidmaterial (CuO) genom att använda grafen. Förutom att vara de främsta kandidaterna för spintronics -applikationer, dessa material kan komma att användas i kommande kvantdatorer. Resultaten av studien publicerades i Journal of Physical Chemistry C .

Familjen med 2-D-material har nyligen fått en ny klass, monoskikten av oxider och karbider av övergångsmetaller, som varit föremål för omfattande teoretisk och experimentell forskning. Dessa nya material är av stort intresse för forskare på grund av deras ovanliga rektangulära atomstruktur och kemiska och fysikaliska egenskaper, och i synnerhet en unik 2-D rektangulär kopparoxidcell som inte finns i kristallin (3-D) form, i motsats till de flesta 2D-material, vare sig det är välkänt eller upptäckt på sistone, som har ett gitter som liknar det hos sina kristallina (3-D) motsvarigheter. Det främsta hindret för praktisk användning av monolager är deras låga stabilitet.

En grupp forskare från MISiS, Institute of Biochemical Physics of RAS (IBCP), Skoltech, och National Institute for Materials Science i Japan (NIMS) upptäckte 2-D kopparoxidmaterial med en ovanlig kristallstruktur inuti tvåskiktsgrafenmatrisen med hjälp av experimentella metoder.

"Att finna att ett kopparoxidmonoskikt med rektangulärt gitter kan vara stabilt under givna förhållanden är lika viktigt som att visa hur bindningen av kopparoxid och en grafennanopor och bildandet av en gemensam gräns kan leda till skapandet av en liten stabil 2-D koppar oxidkluster med ett rektangulärt gitter. I motsats till monoskiktet, det lilla kopparoxidklusterets stabilitet drivs till stor del av de kanteffekter (gränser) som leder till dess snedvridning och, senare, förstörelse av den platta 2D-strukturen. Dessutom, vi visade att bindning av tvåskiktsgrafen med ren koppar, som aldrig existerar i form av ett platt kluster, gör 2-D metallskiktet mer stabilt, " säger Skoltech Senior Research Scientist Alexander Kvashnin.

Föredraget för det rektangulära kopparoxidgittret som bildas i en bigrafen-nanopor bekräftades av beräkningarna som utfördes med USPEX evolutionära algoritm utvecklad av professor vid Skoltech och MIPT, Artem Oganov.

Studierna av de fysiska egenskaperna hos de stabila 2-D-materialen indikerar att de är bra kandidater för spintronikapplikationer.