| Аннотация |
Функциональность устройств электроники и фотоники ограничена теми материалами, из которых данные устройства создаются. Существует не так много химически стойких легких в получении материалов с хорошими свойствами, и все они будут иметь недостатки. Можно ли сильно управлять свойствами материала, не меняя химический состав? В области двумерных кристаллов, относящихся к слоистым материалам, между слоями которых ван дер Ваальсова связь такая возможность была открыта недавно. Достаточно просто развернуть один слой относительно другого на небольшой угол вокруг оси, перпендикулярной слоям. Данное направление науки получило название "твистроника" от англ twist - разворот. Изменение свойств получается за счет возникновения муровского почти периодического потенциала, в котором распространяются электроны и звуковые колебания. Подбором угла закрутки можно добиться того, что электроны определенных энергий практически остановятся - возникнут так называемые плоские зоны с очень разнообразными и необычными состояниями магнитного, зарядового упорядочения, сверхпроводимости.
Существование достаточно стабильных "двумерных" материалов: графена, гексагонального нитрида бора, MoS2, WS2, TaS2 (т.н. дихалькогенидов переходных металлов или ДХПМ) и развитие технологий их выращивания в масштабе полупроводниковых пластин (CVD, MOCVD, MOVPE) оставляет большие надежды, что элементы твистроники выйдут из лабораторий в применение.
В настоящем проекте мы планируем разрабатывать новое направление в твистронике, связанное с исследованием эффектов близости. Успешный опыт создания твист-структур мирового уровня, достигнутый индийской группой прежде всего на графене будут обобщен на ДХПМ, и к твист-структуре будет присоединен новый элемент: магнетик, сверхпроводник, сегнетоэлектрик, вещество с волной зарядовой плотности. В результате возникнет новый функционал: повысится температура сверхпроводящего перехода, увеличится термо-ЭДС, возникнут новые фазы коррелированной материи. Можно сказать, что твист-структура является разновидностью квантового детектора для достаточно низкоэнергетических явлений.
Поскольку сами твист-структуры являются достаточно нежными объектами, что ограничивает их применение, мы будем исследовать устойчивость наблюдаемых явлений к беспорядку, а для этого - работать с большими слоями, из которых когда-нибудь и будут создаваться приборы.
Предлагаемая исследовательская программа имеет дело со сложными объектами и носит поисковый характер, поэтому объединяет в одном проекте теоретиков и экспериментаторов, причем эксперименты будут как электрические, так и оптические, а теория будет включать как численные, так и аналитические методы.
В Проекте есть место методологии, чтобы научиться работать с хрупкими объектами, а также предусмотрен обширный обмен опытом между странами, с обменом делегациями студентов, образцами, а также проведением заключительной конференции. В результате взаимодействия в России появятся новые компетенции в создании образцов твист-структур, а уникальные образцы индийской команды будут исследованы мощными методами, прежде всего оптическими с пространственным и временным разрешением. Теоретические подгруппы также обменяются ценным научным опытом, а то обстоятельство, что команды исследователей, в целом, молодежные, придаст динамику и образовательную ценность Проекту.
|
