Jaapanis õpetasid teadlased aatomid kuuletuma neljal erineval moel

Molubdeendisulfiidi kristall loofuslikus molübdeniidis. Jaapanis pandi sama materjal käituma neljal erineval moel. Foto: Wikimedia Commons

Üheainsa aatomkihi sees võib peituda rohkem, kui esmapilgul paistab. Miski, mis täna juhib elektrit nagu metall, võib homme sulguda kui uks ja tekkida isolaator – ja ka vastupidi. Üht materjalikihtide lasu keemiliselt ja füüsikaliselt «peenhäälestades» õnnestus Jaapani õpetlastel valmis teha kõik materjalid isolaatorist ülijuhini.

Kahemõõtmeliste materjalide kuulsaim esindaja on teadagi grafeen – ühe aatomi paksune süsinikuaatomite võre, millel on imetabased elektrilised ja sooja juhtivad omadused. Tuleb välja, et samalaadseid ühe aatomi või molekuli paksusi kihte saab valmistada ka muudest ainetest. Enamgi veel: kui kaks sellist materjalikihi kohakuti panna, siis nende omavaheline pööramine muudab kogu selle «võileiva» omadusi. Ilmselt olete märganud, et näiteks triibulised riided telekraanil omapäraselt sillerdama hakkavad või kui kaht rastrit omavahel pöörata, tekib taas mustreid – seda nimetatakse muaree efektiks. Omavahel muudavad ka sel moel kahemõõtmelised kristallid neist valmistatud kihilise materjali elektrilisi ja optilisi omadusi. Jaapani riiklikus teadusuuringute keskuses (RIKEN) on mindud teist teed ja juba olemasoleva kihilise materjali erinevaid kihte on keemiliselt ja füüsikaliselt muudetud.

RIKENi teadlased  on valmis saanud uue transistoride loomise tehnika, mis võimaldab kontrollida üheainsa kahedimensioonilise materjali, molübdeenidisulfiidi (MoS₂) olekut viisil, mis muudab selle vastavalt vajadusele kas ülijuhtivaks, metalliliseks, pooljuhtivaks või isoleerivaks. Tegemist on märkimisväärse saavutusega, mis avab uusi võimalusi tipptasemel materjaliteaduses ning ülijuhtivuse uurimisel.