За последние 20 лет, прошедшие со времени открытия графена в 2004 году, исследователи теоретически предсказали около двух тысяч двухмерных материалов. Сотни из них были созданы в лабораторных условиях. Тем не менее большинство из них относятся к ван-дер-ваальсовым слоистым кристаллам. Ученым из Академии наук Китая удалось разработать метод производства практичных, универсальных однослойных металлов толщиной в один ангстрем (0,1 нм).
Технология, открытая китайскими учеными, названа ван-дер-ваальсовым сжатием и заключается в плавлении и сжатии чистых металлов между двумя жесткими ван-дер-ваальсовыми наковальнями под высоким давлением. С ее помощью были получены разнообразные двухмерные металлы толщиной не более 1 нм: висмут, олово, свинец, индий и галлий.
Наковальни состоят из двух монокристаллических слоев MoS2, выращенных на сапфире. Они нужны для производства 2D-металлов по двум причинам. Во-первых, плоская, свободная от оборванных связей поверхность монослоя MoS2/сапфира обеспечивает равномерную толщину металла. Во-вторых, высокий модуль Юнга как у сапфира, так и у монослоя MoS2 (> 300 ГПа) позволяет им выдерживать экстремальные давления, что обеспечивает приближение двухмерных металлов к пределу толщины.
Созданные таким образом металлы стабилизированы посредством полной инкапсуляции между двумя монослоями MoS2. Такая структура облегчает производство и открывает доступ к присущим им свойствам переноса, которые прежде были недоступны, пишет EurekAlert.
Электрические и спектроскопические измерения монослоя висмута выявили превосходные физические свойства, в частности, повышенную электропроводность, сильный эффект поля с поведением p-типа, большую нелинейную холловскую проводимость и новые фононные моды.
Новый метод не только обеспечивает универсальный подход к производству различных двухмерных металлов, но и позволяет контролировать толщину металлов с атомной точностью путем контроля давления при сжатии. Он открывает исключительные возможности изучения экзотических свойств 2D-металлов.
