Учёные предсказали новое семейство 2D-материалов на основе галогенидов золота | Научно-инновационный портал СФУ

Учёные предсказали новое семейство 2D-материалов на основе галогенидов золота

Учёные СФУ в составе международной группы исследовали новые двумерные материалы на основе галогенидов золота (2D AuBr и AuI). Эти материалы демонстрируют значительные релятивистские эффекты (так называют явления, наблюдаемые при скоростях тел или частиц, сравнимых со скоростью света) и интересные оптические свойства. Результаты работы опубликованы в The Journal of Physical Chemistry Letters.

Галогениды золота (I) образуют тетрагональные структуры, похожие на цепи, где связь между отдельными «цепочками» обеспечивается благодаря так называемому аурофильному взаимодействию, которое очень слабо по своей природе. Из-за этой особенности подобные материалы имеют относительно низкие температуры плавления (~100-150 °C). Кроме того, они имеют достаточно узкий спектр применения и до сих пор считаются малоизученными. Однако, фундаментальное знание свойств материала зачастую помогает искать пути улучшения его стабильности. Так было, например, в случае с двумерным фосфором (фосфореном), который был получен в 2014 году.

«Мы обнаружили, что получить двумерный материал из кристаллов галогенидов золота энергетически ничуть не сложнее, чем получить графен из графита. Согласно проведённым расчетам, новые 2D-материалы должны быть кинетически и термодинамически стабильны. Уникальная структура галогенидов золота делает их довольно сложными для вычисления и требует применения высокоточных методов расчёта», — сообщил старший научный сотрудник НИЧ СФУ Артём Куклин.

Чтобы изучить оптические свойства новых соединений, учёные применили высокоуровневые методы расчёта квазичастичной электронной структуры с учётом образования электрон-дырочных пар (экситонов). Оказалось, что соединения демонстрируют характерную абсорбцию фотонов в ультрафиолетовой области. Однако образование экситонов с высокой энергией связи значительно расширяет спектр поглощения света в сторону красного диапазона. Высокая энергия связи экситонов и оптические запрещённые зоны ~2 эВ позволяют предположить, что двумерные галогениды золота являются хорошими кандидатами для исследования новых оптоэлектронных явлений.

«Мы ожидаем, что 2D AuBr и AuI могут также проявлять интересные нелинейные оптические свойства в связи с присущими им структурными особенностями. Эти материалы обладают значительным спин-орбитальным эффектом, возникающим из слабосвязанных валентных s и p электронов — это делает такие материалы уникальными. Мы обнаружили, что этот эффект значительно сильнее, чем в чистом золоте и аналогичных халькогенидах золота. Учитывая колоссальные темпы развития двумерных материалов, мы ожидаем, что двумерные галогениды золота могут быть синтезированы в ближайшие 2–3 года. Вероятнее всего, такие материалы смогут найти применение в оптоэлектронике в качестве транзисторов, фотодетекторов, фотодиодов», — подвёл итог Артём Куклин.

Сообщается, что, помимо красноярских учёных, в исследовании приняли участие научные сотрудники Уппсальского университета (Швеция) и Шэньчжэньского университета (Китай).

Пресс-служба СФУ,

Вы можете отметить интересные фрагменты текста, которые будут доступны по уникальной ссылке в адресной строке браузера.