Interkryształy zadziwiły badaczy. Odkryli nową klasę materiałów o niezwykłych właściwościach

Geometria zamiast chemii. To brzmi prawie jak science fiction

Sam proces tworzenia interkryształów wygląda dość prosto. Dwie niezwykle cienkie warstwy grafenu układa się na krysztale heksagonalnego azotku boru, a następnie delikatnie skręca względem siebie. Grubość każdej warstwy grafenu to zaledwie jeden atom. Magia dzieje się dzięki wzorom moiré, tym samym, które znamy z nakładających się na siebie siatek. W skali atomowej te subtelne niedopasowania całkowicie zmieniają zachowanie elektronów. W ostatecznym rozrachunku daje to możliwość kontrolowania zachowania elektronicznego za pomocą samej geometrii, bez konieczności zmiany składu chemicznego materiału.

Czytaj też: Kryształ czasu z gigantycznych atomów. Nowy stan materii stworzony przez naukowców

Cała sztuka polega na kontrolowaniu kąta między warstwami materiałów. Najmniejsze zmiany mogą prowadzić do zupełnie innych właściwości – od nadprzewodnictwa po magnetyzm. Jak wyjaśnia prof. Jedediah Pixley, można sobie wyobrazić projektowanie całego obwodu elektronicznego, gdzie każda funkcja zależy od geometrii. To podejście wydaje się sensowne, choć na pewno nie jest pozbawione wyzwań praktycznych. Precyzyjne manipulowanie pojedynczymi warstwami atomowymi w skali przemysłowej to wciąż pieśń przyszłości. Interkryształy zajmują ciekawą pozycję między regularnymi kryształami a kwazikryształami odkrytymi w 1982 roku. Mają niepowtarzalne wzory charakterystyczne dla kwazikryształów, ale jednocześnie dzielą niektóre symetrie z regularnymi kryształami. Ta hybrydowa natura może otwierać drzwi do nowych zastosowań. Badacze zauważyli, że właściwości elektroniczne potrafią się drastycznie zmieniać przy niewielkich modyfikacjach struktury.

Gdzie to może znaleźć zastosowanie?

Potencjalne zastosowania brzmią imponująco, choć warto podchodzić do nich z rezerwą. Mowa o bardziej wydajnych tranzystorach, czujnikach o atomowej precyzji, energooszczędnej elektronice czy też komponentach komputerów kwantowych. Brzmi futurystycznie? Bo takie jest. Realne wdrożenia pewnie potrwają jeszcze lata, ale już teraz można popuścić wodze fantazji. Jedną z ciekawszych cech interkryształów jest ich skład. Powstają z powszechnie dostępnych i nietoksycznych pierwiastków: węgla, boru i azotu. To ważna zaleta w kontekście ograniczonych zasobów pierwiastków ziem rzadkich. Badanie opublikowane w Nature Materials wskazuje na możliwość stworzenia bardziej przyjaznej środowisku elektroniki.

Czytaj też: Materiał przyszłości już istnieje i jest mocniejszy od stali. ATSP regeneruje się po uszkodzeniach

Odkrycie interkryształów rzeczywiście otwiera nowe możliwości w projektowaniu materiałów. Możliwość kontrolowania właściwości elektronicznych samą geometrią to potencjalnie przełomowe podejście. Nawet jeśli weźmiemy pod uwagę potencjalne trudności, to i tak warto śledzić rozwój tej technologii. Historia nauki zna przecież wiele obiecujących odkryć, które nigdy nie wyszły poza mury laboratoriów. Z drugiej strony, interkryształy pokazują, że wciąż można znajdować nowe sposoby manipulowania materią. Czy okażą się praktyczne? Czas pokaże. Na razie to ciekawa cegiełka w fundamentach przyszłej elektroniki, która w ostatecznym rozrachunku może się okazać iście rewolucyjna.