Материалът с висока подвижност на електроните е като магистрала без задръствания, по която електроните се движат свободно. Колкото по-висока е подвижността, толкова по-ефективна е електропроводимостта на материала и толкова по-малко енергия се използва в процеса. Екип от физици от САЩ е постигнал рекордно ниво на подвижност на електроните в минерала тетрадимит. Свръхтънък филм от този материал показа най-високата подвижност на електроните в своя клас.

Минаралните тетрадимити се състоят от бисмут, телур, сяра и селен. Кристалната им структура се състои от ромбоидни кристали, свързани в двойки от по четири групи. През 50-те години на миналия век учените откриват, че тетрадимитите проявяват полупроводникови свойства, подходящи за пасивно преобразуване на топлината в електричество. През 90-те години е предложен начин за значително подобряване на термоелектричните свойства на минерала в микроскопичен слой. Става ясно, че при по-внимателно проучване могат да бъдат разкрити и други изключително полезни свойства.

„Този материал бе идентифициран като топологичен изолатор с интересни фенмени на повърхността“, казва Хан Чи, автор на изследването. – Но за да открием новите неща, трябваше да се научим как да го произвеждаме“.

За тази цел учените използват молекулярната епитаксия – метод за отлагане на молекули върху субстрат, обикновено във вакуум и при строго определена температура. Чрез контролиране скоростта на кондензация на молекулите могат да се отгледат свръхтънки слоеве от кристали с дадена конфигурация и с минимум дефекти. По този начин са отгледани тетрадимитни филми с дебелина около 100 nm, пише изданието MIT News.

Тестовете чрез измерване на квантовите трептения показаха наличието на определен ритъм на трептенията. Това означава, че филмът проявява най-високата подвижност на електроните за този клас материали. Причината вероятно се дължи на малкия брой дефекти и примеси, които обикновено възпрепятстват движението на електроните.

Изследователите предполагат, че тънките филми от тетрадимит ще се използват в електрониката на бъдещето като носими термоелектрически устройства, които превръщат отпадъчната топлина в електричество. Също така този материал може да се превърне в основа за създаването на спинтронни устройства, които обработват информация с по-малък разход на енергия в сравнение с традиционните силициеви решения.