Исследователи из Института наукоемких технологий и передовых материалов Дальневосточного федерального университета и Института автоматики и процессов управления ДВО РАН разработали гибридный наноматериал с уникальными электронными свойствами. Среди его возможных применений — создание новой платформы для гибридной молекулярной электроники и спинтроники.

Исследователи объединили два перспективных класса материалов: тонкую атомарную пленку топологического изолятора (селенида висмута) и мономолекулярный слой фуллеренов C₆₀. Топологические изоляторы выделяются тем, что не проводят ток в объеме, но обладают высокой проводимостью на поверхности за счет особых квантовых состояний. Фуллерены образуют на этой поверхности плотный молекулярный слой, сохраняя собственные электронные характеристики.

Ключевой результат работы — возможность гибко менять электронную структуру полученной системы. Это достигается интеркаляцией — внедрением атомов калия в слой фуллеренов. Такая настройка свойств критически важна для практического применения материала.

Разработанный материал может найти применение в высокопроизводительной наноэлектронике, сверхчувствительных фотодетекторах, а также использоваться для фундаментальных исследований сильно коррелированных электронных систем.

«Полученная система материалов необходима для создания устройств записи информации нового поколения. Для этого необходимо провести дополнительные исследования и усовершенствовать систему, сформировав на поверхности слоя фуллеренов ферромагнитный слой. Если слой С₆₀ будет способен передавать спиновый момент от поверхности топологического изолятора в ферромагнитный слой, то будет создана очень гибкая система, пригодная для создания ячеек памяти, переключающихся под действием токовых импульсов» — рассказывает доцент департамента общей и экспериментальной физики ДВФУ, кандидат физико-математических наук Александр Давыденко.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда.

Напомним, что Институт наукоемких технологий и передовых материалов ДВФУ занимает одну из лидерских позиций в физическом и химическом образовании среди вузов России. Институт готовит специалистов в области физики, химии, электроники, наноэлектроники и материаловедения. Образовательные программы ИТПМ сочетают фундаментальную подготовку с практико-ориентированным подходом. Стоит отметить, что участником и соавтором данной научной работы является Мария Абрамова, студент 3 курса обучения по направлению «Электроника и наноэлектроника» ИТПМ ДВФУ.

Такие исследования возможны благодаря постоянно развивающейся научной инфраструктуре кампуса ДВФУ постоянно совершенствуется. В 2024 году по отдельному поручению президента России Владимира Путина Дальневосточный федеральный университет вошел в программу строительства кампусов мирового уровня в рамках национального проекта «Молодежь и дети». Вторая очередь кампуса ДВФУ будет включать новые общежития на 4000 человек. К 2030 году в стране появятся 25 новых кампусов университетов. Работу по данному направлению ведет Правительство Российской Федерации и Минобрнауки России.