В отчете, опубликованном в издании Nature Physics, группа во главе с доктором Леонидом Пономаренко и Нобелевским лауреатом профессором Андре Геймом собрала отдельные атомные слои друг на друга с желаемой последовательностью.

Группа использовала отдельные кристаллы толщиной в 1 атом для построения многослойного пирога, который работает как наномасштабный электрический трансформатор.

Графен, впервые изолированный в университете Манчестера в 2004 году, обладает потенциалом для изменения разнообразных применений смартфонов и ультрабыстрой широкополосной сети для поставки лекарств и для компьютерных микросхем.

Он способен заменить существующие материалы, такие как кремний, однако ученые полагают, что еще будет можно действительно найти ему применение в новых устройствах и материалах.

В наномасштабном трансформаторе электроны, перемещающиеся в один слой металла, тянут электроны во второй металлический слой с использованием местных электрических полей. Чтобы повлиять на этот принцип, металлические слои необходимо электроизолировать друг от друга, но отделить не более чем на несколько межатомных расстояний — гигантский прыжок от существующих нанотехнологий.

Эти новые структуры способны проложить путь к новому диапазону сложных и детальных электронных и фотонных устройств, которые не способен сделать ни один другой материал, включающий новую архитектуру для транзисторов и датчиков.

Ученые использовали графен как проводящую плоскость толщиной в атом, в то время как четыре атомных слоя нитрида бора служили электрическим изолятором.

Ученые начали с извлечения отдельных атомных плоскостей из графита и нитрида бора с использованием той же технологии, которая привела к получению Нобелевской премии за графен. Затем ученые использовали передовую нанотехнологию для механического сбора кристаллов один на другой, в стиле лего, с желаемой последовательностью плоскостей.

Нанотрансформатор собрал доктор Роман Горбачев из Манчестерского университета, который описал необходимые качества.

«Каждый русский и многие на западе знают историю о подкованной русским умельцем Левшой блохе. Подковы на ее лапках без микроскопа рассмотреть было невозможно. Наш лего в атомном масштабе, возможно, является следующим шагом мастерства», сказал ученый.

«Работа доказывает, что сложные устройства с различными функциональными возможностями можно создать плоскость за плоскостью с атомной точностью», добавил Гейм. «Существует целая библиотека материалов атомной толщины. Сочетая их, можно получить преимущественно новые материалы, которых нет в природе. Этот путь обещает привести нас к еще более захватывающим результатам, чем графен».