Команда ученых из НИТУ «МИСиС», Института биохимической физики РАН, Сколтеха и Национального института материаловедения в Японии (NIMS) смогла рассмотреть и проанализировать структуру 2D-материалов на основе оксида меди с необычной кристаллической структурой. Особенность этих структур была в том, что они находились внутри матрицы из двухслойного графена.

«Важно не только то, что монослой оксида меди с прямоугольной решеткой может быть стабильным при созданных нами условиях, но и то, что мы показали, как образование связи и образование общей границы оксида меди с графеновой нанопорой увеличивает стабильность небольшого двумерного кластера оксида меди с прямоугольной решеткой. В отличие от монослоя, в небольшом кластере оксида меди огромное влияние на его стабильность оказывают эффекты, создаваемые границами зерна. Это приводит к его искривлению с последующим разрушением плоской 2D-структуры. Более того, мы показали, что в случае чистой меди, чье существование невозможно в виде плоского кластера, ее соединение с двухслойным графеном улучшает стабильность металлического 2D-слоя», — рассказал старший научный сотрудник Сколтеха Александр Квашнин.

Чтобы показать преимущественное образование именно прямоугольной решетки оксида меди в биграфеновой нанопоре, ученые провели расчеты с использованием эволюционного алгоритма USPEX, который был разработан профессором Сколтеха и МФТИ Артемом Огановым. Интересно, что исследованный двумерный материал не имеет трехмерных аналогов.

Исследования физических свойств полученных стабильных материалов показали, что такие 2D-материалы могут стать кандидатами для применения в области спинтроники и квантовых вычислений.