Лист бумаги в сотни раз тоньше человеческого волоса — примерно такой толщины плёнку из оксида ванадия вырастили учёные. Внутри этой плёнки электроны, крошечные носители электрического тока, движутся почти без столкновений. Словно машины на пустой ночной трассе, они разгоняются и не теряют скорость.
Чтобы понять, как это происходит, исследователи охладили плёнку до минус 269 градусов Цельсия и поместили её в сильное магнитное поле. При таких условиях электроны начали двигаться по спиралям, и их путь можно было измерить. Оказалось, что в плёнке есть три типа «дорожек» для электронов: две быстрые и одна медленная. По одной из быстрых дорожек электроны летят особенно свободно — их путь без столкновений в 20 раз длиннее толщины самой плёнки.
Такая свобода движения — редкость для тонких плёнок. Обычно неровности поверхности и дефекты внутри материала тормозят электроны, как ямы на дороге. Но в этой плёнке, выращенной слой за слоем, удалось добиться почти идеальной гладкости. Поэтому электроны ведут себя так же, как в дорогих монокристаллах, которые выращивают годами.
Это открытие приближает нас к прозрачной электронике будущего: экранам, встроенным в окна, и гибким дисплеям. Если научиться делать такие плёнки массово, мы сможем носить электронику как одежду и видеть сквозь неё, как через обычное стекло.
Толщина плёнки в эксперименте — 38 нанометров. Это примерно в 2000 раз тоньше человеческого волоса. Чтобы сложить стопку из таких плёнок высотой с монету, понадобилось бы около 30 000 слоёв.
В сериале «Пространство» (The Expanse) прозрачные экраны на шлемах и окнах кораблей работают именно на тонких проводящих плёнках — как та, что изучали авторы статьи.