Jednym z członków międzynarodowego zespołu, który odkrył nowe właściwości antymonenu, był dr hab. Paweł Kowalczyk (prof. UŁ) z Wydziału Fizyki i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Łódzkiego.
Antymonen, który poddali badaniom naukowcy, to dwuwymiarowy (2D) półmetal (jak np. grafen) złożony jedynie z dwóch warstw atomów antymonu, charakteryzujący się grubością milion razy mniejszą niż ludzki włos.
Na czym polega odkrycie międzynarodowego zespołu naukowców, które opisali w swoim artykule w „Nature Communications”?
- Gdybyśmy porównali własności półmetali do fal radiowych, to do tej pory wiedzieliśmy o istnieniu fal ultrakrótkich i długich, na których mogły nadawać dwie stacje radiowe – w zależności od materiału jedynie na UKF lub na falach długich. Tymczasem w antymonenie udało się nam odkryć cały obszar fal średnich, których zakres w dodatku potrafimy zmieniać! Dzięki temu liczba nadających rozgłośni (czytaj: możliwości antymonenu – przyp. red.) może być dużo większa - tłumaczy specyfikę odkrycia prof. Paweł Kowalczyk, kierownik Katedry Fizyki Ciała Stałego na UŁ.
Zmianę nowo poznanych właściwości antymonenu umożliwiają działania przynależące do dziedziny fizyki zwanej inżynierią naprężeń. To ściskanie i rozciąganie materiału prowadzące do zmian odległości między tworzącymi go atomami, a co za tym idzie – do zmian właściwości półmetalu.
Jak dokonano odkrycia? W największym uproszczeniu: poprzez zmianę sposobu spojrzenia na badany materiał. Pozwoliło to dostrzec istniejące właściwości antymonenu, które dotychczas umykały uwadze naukowców.
- Czasami wydaje nam się, że już wiemy wszystko o otaczającym nas świecie, jednak często wystarczy nieco inaczej spojrzeć na to, co pozornie już wiemy, aby ujrzeć niewidzialne. To trochę jak z szybą - wyjaśnia prof. Paweł Kowalczyk. - Kiedy przez nią patrzymy, zazwyczaj widzimy świat za oknem. Jednak czasami w szybie możemy też dostrzec własne odbicie i świat, który jest za naszymi plecami. Podobnie podeszliśmy do badania antymonenu, potwierdzając istnienie jego zupełnie nowych możliwości.
Odkrycie zespołu, w którym pracował łódzki fizyk, ma niebagatelne znaczenia dla rozwoju elektroniki - głównie w obszarze komputeryzacji i internetu, gdzie między innymi wykorzystywane są półmetale. Oczekiwania dotyczące miniaturyzacji w elektronice wymuszają poszukiwanie i stosowanie nowych rozwiązań wykraczających poza erę tranzystora krzemowego. Jednym z intensywniej badanych pod tym kątem obszarów są właśnie materiały 2D. Dzięki nowemu odkryciu antymonen jako przedstawiciel tej rodziny dołączył do grona najbardziej interesujących materiałów przyszłości. W szczególności, zastosowanie nowo odkrytych właściwości antymonenu może znacząco przyspieszyć pracę komputerów, a także poprawić parametry internetu, umożliwiając zdecydowanie szybszy przesył danych w sieci.
Udział prof. Pawła Kowalczyka (identyfikator ORCID: 0000-0001-6310-4366) z UŁ w międzynarodowych badaniach finansowany był przez Narodowe Centrum Nauki w ramach projektu nr 2019/35/B/ST5/03956: „Elektronika w oparciu o topologiczne materiały dwuwymiarowe: skuteczne metody ochrony stanów krawędziowych w dwuwymiarowych izolatorach topologicznych - bizmutenie i antymonenie”. Grant w wysokości 1 mln 498 tys. zł został przyznany w ramach konkursu OPUS 18, ogłoszonego w 2019 roku.
Materiał: prof. Paweł Kowalczyk
Redakcja: Centrum Promocji UŁ, Marcin Kowalczyk