Теоретики скрутили графен в архимедов винт

Ученые из Университета Райса смоделировали поведение наноразмерных соленоидов, в которые способен превращаться графен при наличии определенного рода дефектов в его структуре. Высокая электронная подвижность в монослое углерода делает такие соленоиды исключительно эффективными при очень небольшом размере. Исследование опубликовано в журнале Nano Letters.

Графеновые спирали, которые теоретически моделировали авторы, напоминают архимедов винт или риманову поверхность. Они состоят из обычных для графена шестиугольных углеродных ячеек, но внутренний край этой спирали образуют пятичленные углеродные циклы. 

Ток, проходящий в такой спирали под действием электрического поля, вызывает возникновение противоположного по направленности магнитного поля — в точности, как в обычном соленоиде. Однако графеновый аналог не требует изоляции обмотки и позволяет «упаковать» очень большое количество витков на короткой дистанции. Вкупе с аномальной подвижностью электронов это делает графеновый соленоид исключительно эффективным. Так, по рассчетам авторов, обычный микросоленоид с диаметром в 205 микрон может быть заменен графеновым нано-соленоидом диаметром всего 70 нанометров, то есть в рассчете на площадь подобное устройство будет на семь порядков эффективнее.

Авторы отмечают, что небольшие спиральные фрагменты нужной структуры уже присутсвуют в обычных препаратах графена и могут быть из них выделены. Однако более эффективным способом получения графеновых «катушек» должно быть контролируемое выращивание. Ранее другая группа исследователей показала, что подобные (хотя и не вполне такие же) спиральные структуры могут появляться при выращивании на монослое меди. 

Александр Ершов