Команда исследователей, возглавляемая доцентом прикладных физических наук и химии университета Северной Каролины в Чапел Хилл Скоттом Уорреном, перевела электриды в нанорежим, создав первый 2D-материал такого рода.

Термин обозначает ионические соединения из частиц с положительным и отрицательным зарядом. Последние, однако, часто представляют собой обычные электроны без ядра. Они расположены близко друг к другу и очень слабо связаны. Это заставляет структуру вести себя как электронный газ. Он дает электридам определенные свойства, вроде высокой электрической подвижности и электропроводности. Они делают материал востребованным в сфере электроники.

В статье в Journal of the American Chemical Society исследователи описали, как им удалось перевести этот газ в двумерную структуру.

«Слоистые электриды имеют впечатляющие электронные свойства. Например, по проводимости они намного превосходят графен, — сказал Уоррен. – В кристаллической структуре материала находится облако электронов, распределенное между атомными плитами в полости, толщиной 2 ангстрема. Частицы могут проводить заряд за счет нескольких взаимодействий с соседними атомами, что позволяет им очень быстро двигаться».

Исследователи показали, что отличительные черты электридов сохраняются в форме дикальция нитрида (Ca₂N). Материал назван первым успешным синтезом подобной двумерной структуры.

«Мы изолировали несколько слоев кристаллов, — объяснил Уоррен. – Из-за небольшой толщины материал считается двумерным, как графен. По прогнозам такой электрид остается стабильным в вакууме и сохраняет электрические свойства. Но до нас создать его в лабораторных условиях не удавалось».

Материал был получен с помощью жидкостного отшелушивания, позволяющего получать большое количество нанолистов в растворе. Электрид отличается высокой электропроводностью и прозрачностью (пленка, толщиной 10 нм, пропускает 97% света).