Крупинки соли могут работать как электрические выключатели

03 ноября 2017 Именно такой принцип заложен в основу конструкции микроскопического электрического устройства: три вещества, являющиеся диэлектриками, при сложении тончайших слоев из них обеспечивают отличную проводимость электрического тока. Микроскопические выключатели открывают широкие перспективы для создания электронных приборов со сверхмалыми габаритами.

Над аналогичными задачами одновременно работали три группы ученых, представляющих Ливерпульский Университет, университетский колледж в Лондоне и испанский университет в Сарагосе. В результате исследований был создан микропереключатель, контролирующих проводимость электрического тока на нано-уровне. Интересно, что фактически функции выключателя выполняет обычный кристаллический хлорид натрия (поваренная соль), а точнее – ее плоский слой, имеющий толщину, равную нескольким атомам. Специально выращенный кристалл плоской формы укладывается на пластину из особо чистой меди, а в качестве промежуточного слоя использован Cu3N – нитрид меди (I). Полученная послойная структура является  обычным электрическим диполем, в одной части которого сосредоточен положительный заряд, а в противоположной – отрицательный.  Пространственное положение и ориентацию диполей можно менять при приложении внешнего магнитного поля.

Строение кристаллической решетки большинства элементов и химических соединений  симметрично, поэтому и движение заряженных частиц не зависит положения кристалла в пространстве. Существуют материалы, в которых симметрия изначально отсутствует, и положение заряженных частиц определяется внешним электрическим или магнитным полем. Если ориентация диполей сохраняется и при отсутствии поля, то вещество принадлежит к классу сегнетоэлектриков.

Способность к сохранению направленной намагниченности активно используются в устройствах записи и хранения информации. К особенностям сегнетоэлектриков относят эффект масштабирования: в наноразмерных схемах такие вещества теряют способность переключать направление электрического тока. Преодолеть эту трудность помогли нанотехнологии: в тончайшем слое, толщина которого измеряется всего несколькими атомами, свойства материалов меняются кардинальным образом. В результате слой соли приобретает стабильные  свойства сегнетоэлектриков, что позволяет регулировать направление электрического тока в микросхемах.