Неорганический полупроводник эластичен как металл

Курамшин А.И.
(«ХиЖ», 2018, №6)

pic_2018_06_11.jpg
Слоистая структура полупроводника α-Ag2S

Совместная работа исследователей из Китая и Германии позволила создать полупроводник, пластичный, как большинство металлов, но при этом сохраняющий особые электронные свойства. Предполагается, что этот материал может быть полезен для разработки гибкой электроники, например для гибких манипуляторов робототехники («Nature Materials», 2018, 17, 421—426, doi: 10.1038/s41563-018-0047-z).

Большинство металлов пластичны, их можно вытянуть в тонкие провода, а полупроводники хрупкие — это свойство связано с их низкой электропроводностью. Внешние электроны металла в металлической кристаллической решетке образуют многоцентровые связи, которые не только позволяют перемещаться носителям заряда, но и делают проводник более податливым. Ионные или ковалентные связи, формирующиеся в полупроводниках, способствуют удержанию электронов на месте и не дают материалу изменять форму. Большая часть полупроводников разрушается при удлинении не более чем на 1%. Однако Лидун Чэнь и его коллеги из отделения Академии наук КНР в Шанхае обнаружили, что полупроводящий материал α-Ag2S более пластичен, чем многие сплавы металлов, хотя ширина его запрещенного слоя (энергия, необходимая для переноса электрона в область проводимости) почти такая же, как у кремния.

Совместно с Юри Грином и Ульрихом Буркхартом из Института химической физики твердого тела имени Макса Планка (Дрезден) китайские исследователи выяснили, что материал отличается сложной слоистой структурой, в которой отдельные атомы серебра, выходя из «своих» слоев, формируют полярные многоцентровые связи с атомами серы. При деформации кристалла эти атомы серебра могут изменять положение и тем самым позволяют кристаллу менять форму, не разрушаясь. В отличие от многослойных графена или дисульфида молибдена, в которых слои удерживаются только силами Ван-дер-Ваальса, в α-Ag2S разрушение связей между слоями энергетически невыгодно, и материал становится более пластичным и эластичным.

Исследователи уверены, что такой материал найдет применение во многих областях, например при создании гибких термоэлектрических устройств, которые, прилегая к коже носителя, смогут использовать тепло тела для выработки электричества. Грин надеется, что и другие ученые заинтересуются поисками новых материалов с аналогичным мотивом строения. По его словам, существует немало соединений, в которых наблюдается подобная миграция атомов или ионов, однако никто еще не пытался изучать эти вещества как полупроводники.



Эта статья доступна в печатном номере "Химии и жизни" (№ 6/2018) на с. 11.

123

Разные разности

07.10.2022 14:00:00

Исследователи из Университета Британской Колумбии создали медно-цинковое нанопокрытие, которое помогает быстрее уничтожать бактерии по сравнению с чистой медью. Ученые надеются, что скоро в больницах такие покрытия появятся на дверных ручках и кнопках лифта, к которым чаще всего прикасаются персонал, пациенты и посетители.

>>
29.09.2022 12:00:00

Сегодня в живых клетках аминокислоты образуются из α-кетокислот с использованием азота и белков-катализаторов. Но как это происходило в ранние исторические времена, когда никаких клеток еще не было? Ученые из Исследовательского института Скриппса предположили, что роль фермента в превращении α-кетокислоты в аминокислоту может сыграть обыкновенный цианид.

>>
25.09.2022 14:00:00

Как вы думаете, что важнее — есть много фруктов или есть фрукты часто? Казалось бы, какая разница. А между тем разницу обнаружили исследователи из Астонского университета в Бирмингеме.

>>
23.09.2022 14:00:00

В Формуле-1 всегда бытовало твердое убеждение, что здесь работает «правило 80/20»: машина/команда отвечают за 80% успеха в гонке, а мастерство пилота — только за 20%. Но, как выяснили ученые из Университета Летбриджа, эта формула ошибочна.

>>
21.09.2022 16:00:00

Компания Virginia Tech вместе со специалистами из двух университетов США работает над перчатками для подводных манипуляций Octa-glove. Принцип их работы позаимствован у щупалец осьминога.

>>