«Мы изучили то, что осуществляет контроль толщину ультратонких пленок, выращенных на графене», говорит Сангита Сенгупта, докторант в UVM и ведущий создатель на новом изучении. «И у нас имеется хорошее чувство на данный момент того, какие конкретно конкретно условия – как кнопки Вы имеете возможность развернуть – изменится, сколько слоев атомов сформируется в различных жидкостях».Результаты были изданы 8 июня в издании Physical Review Letters.ТРЕТИЙ ПУТЬ
Дабы узнать новую физику, вообразите то, что происходит, в то время, в то время, когда ливневой дождь падает на Ваш новый iPhone: это формирует бусинки на экране. От них легко избавиться. на данный момент вообразите собственную ванную по окончании продолжительного душа: целое зеркало вероятно покрыто узким слоем воды. «Это два чрезвычайных примера физики смачивания», говорит физик UVM Адриан Дель Маестро, соавтор на новом изучении. «Если сотрудничества в жидкости более сильны, чем те между жидкостью и поверхностью, жидкие атомы склеиваются, формируя отдельные капельки. В противоположном случае сильное напряжение поверхности заставляет жидкость распространяться, формируя узкую пленку».
Больше чем 50 лет назад физики думали приблизительно третья возможность – необыкновенные явления, названные «критическое смачивание», где атомы жидкости начнут производить фильм на поверхности, но тогда заделали бы строение, в то время, в то время, когда они были всего несколькими толстыми атомами. Эти ученые в 1950-х, включая известного советского физика Евгения Лифшица, не были уверены, было ли критическое смачивание реально, и они, само собой очевидно, не пологали, что оно когда-либо было бы в состоянии быть замеченным в лаборатории.Затем в 2010 Нобелевская премия по физике была присуждена двум русским ученым за их создание причудливой формы углерода, названного графеном.
Это – испещренный лист углерода всего один толстый атом. Это – самый сильный материал в мире и имеет много изворотливых качеств, каковые материаловеды изучили с того времени.Графен узнается «идеальной поверхностью, чтобы проверить на критическое смачивание», говорит Дель Маестро – и с ним, команда Вермонта на данный момент продемонстрировала математически, что критическое смачивание реально.
Использование СИЛЫ ВАН-ДЕР-ВААЛЬСАУченые изучили, как три легких газа – водород, гелий и азот – будут вести себя около графена.
В других вакууме и условиях, они вычислили, что жидкий слой этих газов начнет производить на одном атоме толстый лист графена. Но тогда фильм прекращает расти, в то время, в то время, когда «это – десять или двадцать толстых атомов», говорит Валерий Котов, эксперт по графену в Отделе UVM Физики и ведущего автора на изучении.Объяснение вероятно найдено в квантовой механике. Без оглядки на то, что у нейтрального атома или молекулы – как легкие газы, изученные командой UVM – нет полного заряда, электроны, неизменно окружающие отдаленное ядро (замечательно, «отдаленный» только от масштаба электрона), формируют мгновенную неустойчивость на одной стороне атома или другого.
Эти трансформации в электронной плотности дают начало одному из распространяющихся, но не сильный полномочий во вселенной: сила Ван-дер-Ваальса. Привлекательность, которую это формирует между атомами только, расширяет мелкое расстояние.
Из-за диковинной, совсем плоской геометрии графена нет никакого электростатического обвинения или химической связи, чтобы держать жидкость, оставляя небольшую силу Ван-дер-Ваальса, чтобы сделать целый тяжелый подъем. Что имеется, почему жидкость, приложенная к графену, прекращает завлекать дополнительные атомы из пара, в то время, в то время, когда фильм вырос, чтобы быть только несколькими атомами на громадном растоянии от поверхности. В сравнении помимо этого самый узкий слой воды на Вашем зеркале ванной – что организован многими намного более влиятельными силами, чем легко квантовые масштабные эффекты силы Ван-дер-Ваальса – был бы «в районе 109 толстых атомов», говорит Дель Маестро; это – 1 000 000 000 толстых атомов.
ПРИКЛАДНАЯ ВЛАЖНОСТЬРазработка поверхность, где этот вид не сильный силы может наблюдаться, была очень сложной. Но взрыв научного интереса к графену разрешил ученым UVM приходить к заключению, что критическое смачивание, думается, универсальное явление в многочисленных формах графена, на данный момент создаваемого и через растущую семью вторых двумерных материалов.Модели ученых показывают, что в вакууме приостановленным страницей графена (выше) вероятно было руководить, чтобы создать жидкий фильм (атомы голубой цвета, выше), что прекращает расти на толщину очень как 50 миллимикронов, вниз к толщине всего трех миллимикронов. «Что очень важно, то, что мы можем настроить эту толщину», говорит Сенгапта.
Растягивая графен, лакируя его с другими атомами или применяя не сильный электрическую область поблизости, у исследователей имеется доказательства, что числом атомов в ультратонкой пленке вероятно руководить.Механическое регулирование графена имело возможность дать добро трансформации в настоящем времени в толщине жидкого фильма.
Это имело возможность бы мало напоминать превращение «кнопки размера кванта», говорит Натан Николс – второй докторант UVM, что трудился над новым изучением – за пределами машины на уровне атомов, чтобы поменять поверхностное покрытие на подвижных частях в.на данный момент эта команда теоретических физиков – «Я начинаю именовать то, что я делаю диэлектрическую разработку», говорит Сенгапта – ищет команду экспериментальных физиков, чтобы проверить их открытие в лаборатории.Большая часть начального обещания графена как промышленное изделие еще не была понята.
Часть события, почему то, что многие ее особенные изюминки – как то, чтобы быть страно действенным проводником – уходят, в то время, в то время, когда толстые слои вторых материалов застревают к нему. Но с контролем критического смачивания, инженеры имели возможность бы быть в состоянии настроить наноразмерные покрытия, каковые не сотрут в пух и прах желаемые изюминки графена, но, говорит Адриан Дель Маестро, имел возможность предложить смазывание и защиту «пригодной электроники нового поколения и показы».