Графенът заслужи названието „мтериалът чудо“ благодарение на невероятната си здравина и проводимост. Една от неговите разновидности — ромбоедричният графен — притежава уникални електронни свойства и може да се превърне в основа за квантовите компютри. Преди обаче беше практически невъзможно той да бъде получен. Китайските изследователи разработиха метод за контролирано отглеждане на ромбоедричен графен с чистота над 99% и размери до 160×80 µm.

Уникалността на ромбоедричния графен се състои в това, че неговите слоеве са изместени един спрямо друг. В такъв материал електроните взаимодействат помежду си особено силно. Те могат колективно да преминават в квантови състояния, придобивайки, например, свойствата на свръхпроводимостта и „квантовите фази на Хол“. Това прави материала идеален кандидат за топологични кубити — квантови битове, които използват глобалното състояние на системата, а не състоянието на отделната крехка частица. Тези кубити са по-устойчиви на декохеренция — основният проблем на съвременните квантови компютри.

Предишният метод за получаване на ромбоедричен графен беше доста примитивен: от графита се откъсваше лепкава лента, върху която оставаха слоеве графен. След това учените го изследваха под микроскоп в търсене на редки екземпляри с необходимата конфигурация на слоевете. Пробите от ромбоедричен графен сред тях бяха по-малко от 1%.

Нова ера в синтеза на двуизмерни материали

Новият метод представлява контролиран химичен процес, разказва IE. Върху повърхността на алуминиев оксид с микроскопична „стъпка“ се нанася сплав от мед и никел, който служи като катализатор и шаблон за растеж. При висока температура въглеродът се слива в графен, а специален заключителен етап „принуждава“ слоевете да запазят желаната последователност.

Получените образци имат чистота над 99% и размери до 160×80 µm при дебелина до 120 nm (това са стотици слоеве). При това, както заявиха учените, те са в състояние да контролират броя на слоевете: от няколко десетки до няколко стотици.

Двуизмерните материали вече намират практическо приложение, например в акустичните фолиа и топлопроводимите елементи за литографски машини. Провеждат се и изследвания за интегрирането на двуизмерни материали в най-важните възли на микрочиповете — например в енергоемките части на чиповете за изкуствен интелект или в областите с максимална плътност на микросхемите за памет. При тях ромбоедричният графен би могъл да изиграе важна роля.