世界最薄材料问世,厚度只是两个原子

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近日,以色列特拉维夫大学在电子信息存储材料上取得了新的突破:第一次将晶体器件的厚度减小到只有两个原子的水平。这意味着,它是世界上最薄的存储电子信息的材料。

世界最薄材料问世,厚度只是两个原子

现在最高级的电子设备一般由含有百万个原子的小晶体构成,每个小晶体的高、宽和厚度大约都是100个原子。

世界最薄材料问世,厚度只是两个原子

研究称,新技术将为量子隧穿只有原子级厚度的薄膜提供便利,比起现有的存储技术,存储信息在只有几个原子厚度的材料屏障之间更快速和有效地切换,使得电子设备速度更快、体积和耗能更小,读取信息的效率将得到大幅提升。

研究团队使用了两个单层的由硼和氮原子组成的材料叠加成双层原子的材料。

世界最薄材料问世,厚度只是两个原子

单层材料内,硼和氮原子排列成六角形的重复结构。研究人员人为地让它们在不旋转的情况下叠加起来,理论上说,就是在原子具有同性相斥的情况下,还是把同性的原子完美地叠加了起来。”,打破这种晶体自然的对称性后,信息就能够以更高的速度移动。

在自然的三维状态下,这种材料由大量的单层、层层叠加起来组成,每一层相对它旁边的一层都是旋转了180度的状态,也叫反平行结构(antiparallel configuration)。在实验室里,假设这将使同类原子处于完美的重叠状态,尽管它们之间有强大的排斥力。

世界最薄材料问世,厚度只是两个原子

真实情况是,这些晶体相对它们旁边的一层自动会稍微滑开一些,所以每层只有半数的原子完美地叠加在一起——它们是电荷相反的原子;其它的原子则稍微错开一些,位于六角形中间的空穴里。这种人造结构里面层与层之间并不太一样。例如,如果最上面的一层只有硼原子重叠,那么底层就是另一种情形。

研究人员称,利用滑动特性制造超薄系统的技术,不仅限于硼氮原子晶体,对其它有类似对称特性的其它层叠晶体结构也适用。

这种利用层与层之间的滑动有效控制高级电子设备的概念的前景非常宽阔,它已经被赋予了一个新的名字——‘滑动电子学’。

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页面更新:2024-03-25

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