Scienziati russi e giapponesi hanno trovato un modo per stabilizzare i materiali bidimensionali di ossido di rame (CuO) utilizzando il grafene. Oltre ad essere i principali candidati per le applicazioni di spintronica, questi materiali potrebbero essere utilizzati nei prossimi computer quantistici. I risultati dello studio sono stati pubblicati in Il Giornale di Chimica Fisica C .

Alla famiglia dei materiali 2-D si è recentemente aggiunta una nuova classe, i monostrati di ossidi e carburi di metalli di transizione, che sono stati oggetto di approfondite ricerche teoriche e sperimentali. Questi nuovi materiali sono di grande interesse per gli scienziati a causa della loro insolita struttura atomica rettangolare e delle proprietà chimiche e fisiche, e in particolare, un'esclusiva cella a ossido di rame rettangolare 2-D che non esiste in forma cristallina (3-D), a differenza della maggior parte dei materiali 2-D, noti o scoperti di recente, che hanno un reticolo simile a quello delle loro controparti cristalline (3-D). Il principale ostacolo per l'uso pratico dei monostrati è la loro bassa stabilità.

Un gruppo di scienziati del MISiS, l'Istituto di Fisica Biochimica di RAS (IBCP), Skoltech, e il National Institute for Materials Science in Japan (NIMS) hanno scoperto materiali di ossido di rame 2-D con un'insolita struttura cristallina all'interno della matrice di grafene a due strati utilizzando metodi sperimentali.

"Trovare che un monostrato di ossido di rame a reticolo rettangolare può essere stabile in determinate condizioni è importante quanto mostrare come il legame di ossido di rame e un nanoporo di grafene e la formazione di un confine comune possono portare alla creazione di un piccolo rame stabile 2-D cluster di ossido con un reticolo rettangolare A differenza del monostrato, la stabilità del piccolo cluster di ossido di rame è guidata in larga misura dagli effetti di bordo (confini) che portano alla sua distorsione e, successivamente, distruzione della struttura piatta 2-D. Inoltre, abbiamo dimostrato che legando il grafene a doppio strato con il rame puro, che non esiste mai sotto forma di grappolo piatto, rende lo strato metallico 2-D più stabile, ", afferma Alexander Kvashnin, ricercatore senior di Skoltech.

La preferenza del reticolo rettangolare di ossido di rame che si forma in un nanoporo di bigrafene è stata confermata dai calcoli eseguiti utilizzando l'algoritmo evolutivo USPEX sviluppato dal Professor presso Skoltech e MIPT, Artem Oganov.

Gli studi sulle proprietà fisiche dei materiali 2-D stabili indicano che sono buoni candidati per applicazioni di spintronica.