Трёхмерные материалы превосходят свойства графена и могут войти в состав будущих устройств

Как известно, самым прочным материалом в мире является графен, открытый в начале нынешнего века. При этом прочность является далеко не единственной его выдающейся характеристикой; к числу других достоинств материала относятся, например, его структура, физические свойства и электрическая проводимость. Последняя намного выше, чем у кремния, что даёт потенциальную возможность использовать графен для производства процессоров, микросхем и прочих электронных компонентов. Графен может существовать в виде плёнки толщиной всего в один атом, и по своему строению напоминает пчелиные соты. Данный материал является двумерным.

Структура графена

Специалисты из Национальной Лаборатории Беркли под руководством физика из Оксфордского Университета Юлина Чена исследовали материал под названием бисмутит натрия. Материал этот может существовать в таком состоянии, когда многие его свойства аналогичны свойствам графена. При этом он является трёхмерным топологическим изолятором – так называемым трёхмерным топологическим полуметаллом Дирака (3DTDS).

За счёт своей трёхмерной структуры 3DTDS-системы обладают значительными преимуществами по сравнению с графеном, в частности, их проводимость ещё выше. Кроме того, до сих пор не решён процесс изготовления графена в промышленных масштабах, а производство 3DTDS-материалов является более простой задачей.

3DTDS-материалы могут одновременно функционировать и как проводник, и как изолятор. Внутри материала электроны не проходят, зато на поверхности их проводимость максимальная. Исследователи в будущем видят применение таких материалов, среди прочего, в жёстких дисках и высокоэффективных оптических сенсорах.