Науковці з Університету Ратґерса (США) повідомили про відкриття нового класу матеріалів, які отримали назву інтеркристали. Вони виявили унікальні електронні властивості, що можуть стати основою для створення екологічніших електронних технологій і навіть пристроїв нового покоління для квантових обчислень.
Інтеркристали утворюються завдяки особливій техніці, яку фізики називають «твістронікою». Дослідники накладали один на одного два надтонкі шари графену, повертаючи їх під малим кутом відносно кристалу гексагонального нітриду бору. У результаті утворювалися так звані моаре-структури — складні візерунки, що різко змінюють поведінку електронів у матеріалі.
Виявилося, що навіть незначні геометричні зміщення здатні радикально змінювати електронні властивості, відкриваючи шлях до появи нових фаз матерії.
За словами керівниці дослідження Єви Андрей, інтеркристали дозволяють контролювати рух електронів виключно за допомогою геометрії, без необхідності змінювати хімічний склад матеріалу. Це означає, що в майбутньому можна буде створювати електронні схеми, де всі ключові функції — від перемикання до передавання сигналів — налаштовуватимуться на атомному рівні лише завдяки просторовим конфігураціям.
Інтеркристали демонструють властивості, недоступні для звичайних кристалів, зокрема ознаки надпровідності та магнетизму. Подібні ефекти відкривають можливості для створення електроніки з мінімальними енергетичними втратами, а також чутливих атомних сенсорів, які можуть стати основою квантових технологій. Окремо науковці підкреслюють екологічний потенціал відкриття: матеріали складаються з поширених і нетоксичних елементів — вуглецю, бору та азоту, що робить їх доступними для масштабного виробництва.
На відміну від класичних кристалів із повторюваною атомною структурою чи квазікристалів, відкритих у 1980-х роках, інтеркристали поєднують у собі обидва підходи. Вони мають неповторювані візерунки, подібні до квазікристалів, але водночас зберігають певні симетрії традиційних кристалів. Це робить їх абсолютно новою фазою матерії, яка виходить за межі усталених уявлень про атомний порядок.
Дослідники вважають, що їхнє відкриття стане відправною точкою для нових технологічних проривів. Інтеркристали можуть змінити підхід до створення електронних пристроїв, зробити їх енергоефективнішими та стійкішими, а також дати змогу глибше дослідити фундаментальні властивості матерії. Як зазначають автори роботи, це лише початок шляху, і попереду чекають нові експерименти, які допоможуть розкрити повний потенціал цього дивовижного класу матеріалів.