Ученые из Университета Вуллонгонга совместно с коллегами из Китайского университета Бейанг, Университета Нанкаи и Института физики Академии наук Китая успешно создали двухмерную электронную решетку кагоме в атомных масштабах с потенциальными применениями в области электроники и квантовых вычислениях. Работа ученых была опубликована в Science Advances. Решетка кагоме названа в честь традиционной схемы наслаивания бамбука из треугольных и шестиугольных сегментов.

Ученые собрали решетку кагоме, наслаивая и скручивая два нанослоя силицена. Силицен — это дираковский фермионный материал на основе кремния толщиной в один атом с шестиугольной сотовой структурой, через которую электроны могут передвигаться на близкой к световой скорости.

Однако когда силицен скручивается в решетку кагоме, электроны оказываются в ловушке и блуждают в шестиугольниках решетки.

Нанорешетка кагоме

Ученые давно заинтересованы в создании двумерной решетки кагоме из-за полезных теоретических электронных свойств, которые может иметь такая структура.

«Теоретики давно предсказывали, что если поместить электроны в электронную решетку кагоме, разрушительные помехи приведут к тому, что электроны, вместо того, чтобы протекать через нее, свернутся вихрем и закроются в решетке. Это эквивалентно попаданию в лабиринт с последующим отсутствием выхода».

В то время как теоретические свойства электронной решетки кагоме сделали ее предметом интереса для ученых, создание такого материала оказалось чрезвычайно сложным.

«Для того, чтобы все работало в соответствии с прогнозом, нужно убедиться, что решетка постоянна и что длина решетки сопоставима с длиной волны электрона, чтобы исключить множество материалов. Должен быть тип материала, в котором электрон сможет двигаться только по поверхности. И нужно, чтобы он был проводящим. Не так много элементов в мире обладают такими свойствами».