Графен из холода: как сделать слои ровными экспресс
Лист графена — это сетка из атомов углерода толщиной в один атом. Если сложить несколько таких листов с особым сдвигом, получится материал с необычными свойствами: он может быть магнитом или сверхпроводником в зависимости от того, как на него подействовать. Беда в том, что в природном графите такие «правильно сдвинутые» слои встречаются редко, а вырастить их искусственно сложно.
Группа исследователей придумала, как вытащить нужные куски из графита: они охлаждали его до сверхнизких температур и резко раскалывали. Такой «холодный удар» даёт большие и ровные куски с нужной укладкой. Затем эти куски аккуратно складывали в стопку под слабым давлением, чтобы не помять слои. Получились пластинки площадью больше 1300 квадратных микрометров — это примерно как несколько рисовых зёрен в ряд. Девять из десяти попыток заканчивались успехом.
Чистота слоёв позволила увидеть, как поток электронов меняет характер: при повышении температуры он перестаёт течь ровным слоем, как вода по трубе, и начинает огибать препятствия, как вода сквозь губку. Этот переход — признак того, что материал почти идеален. Теперь такие большие и чистые листы можно использовать для сборки электронных схем, где слои работают сообща, как ноты в аккорде.
Один квадратный метр графена весит меньше миллиграмма, но выдерживает вес кошки, если натянуть его на чашку.
В романе Нила Стивенсона «Алмазный век» углеродные структуры становятся основой для умных материалов — графен с контролируемыми слоями приближает эту идею.