Компьютерра, 2005 № 45 (617) - страница 9

Ученые исследовали, как магнитное поле влияет на протекание электрического тока через графен при низких температурах, и обнаружили, что наблюдаемый в этих условиях квантовый эффект Холла совершенно необычен. Эффект Холла заключается в том, что в проводнике из-за отклонения движущихся носителей заряда магнитным полем наблюдается разность потенциалов, перпендикулярная текущему току и приложенному магнитному полю. При низких температурах сопротивление Холла, связывающее ток и поперечное напряжение, квантуется и может принимать лишь дискретный ряд значений, пропорциональных целым числам. В графене впервые наблюдался «полуцелый» эффект Холла, при котором обычный целочисленный ряд сдвинут на половинку. Это можно объяснить только предположив, что электроны в графене имеют нулевую эффективную массу и подчиняются релятивистским уравнениям теории относительности. Такое поведение электронов в твердом теле наблюдается впервые. До сих пор для их описания хватало обычных уравнений нерелятивистской квантовой теории. Скорость электронов в графене, как оказалось, достигает тысячи километров в секунду, что примерно в триста раз меньше скорости света, но гораздо выше скорости электронов в любом из известных проводников.

Но самое удивительное то, что электрическая проводимость графена не падает ниже определенного минимального значения, даже если в нем уже практически отсутствуют носители заряда. Во всех других материалах проводимость в этом случае стремится к нулю. Этот эффект, на первый взгляд, совершенно противоречит здравому смыслу, а измеренная величина минимальной проводимости графена еще ждет объяснений теоретиков.

Трудно сказать, какие еще сюрпризы преподнесет нам графен, если уже первый год его изучения привел к таким поразительным результатам. Открытие в 1980 году квантового эффекта Холла было отмечено двумя Нобелевскими премиями. Он нашел массу разнообразных приложений, в том числе, и при исследованиях полупроводников. Судя по этому уже ясно, что такой набор необычных свойств графена позволит в будущем изготовить на его основе множество принципиально новых электронных устройств для самых разнообразных применений. - Г.А.

Новый похожий на пену материал с удивительными свойствами удалось получить из углеродных нанотрубок американским исследователям из университетов Флориды, Гавайев и Ренселлеровского политехнического института. Нанопена чрезвычайно гибка, хорошо дышит, в пятьсот раз прочнее лучшей пенорезины и пенополиуретана, выдерживает высокую температуру, длительные механические воздействия и агрессивную химическую среду.

Новый материал был открыт, как это часто бывает, совершенно случайно. Ученые пытались сжать мат из нанотрубок в тонкий лист, но обнаружили, что он упорно восстанавливает свою первоначальную форму. Многослойные нанотрубки мата были получены из ксилола в печи при 800 градусах Цельсия при помощи катализатора на основе железа. Рассмотрев новый материал с помощью электронного микроскопа, ученые обнаружили, что нанотрубки, по неясным пока причинам, изгибаются при сжатии регулярными волнами. Их можно сравнить с бамбуковым лесом, высота которого будет более километра. Лес, примятый ногой гиганта, сжимается до высоты двести метров, образуя по 60-70 регулярных изгибов на каждом стволе.

Размеры изгибов зависят от диаметра и числа атомных слоев нанотрубки. Управляя этими параметрами, можно получать нанопену с различными механическими свойствами. Новый материал очень легок, поскольку почти на 90% состоит из воздуха. Он прекрасно подходит для изготовления различных демпфирующих слоев и в качестве основы для всевозможных композитных материалов.

Из углеродной нанопены получилась бы прекрасная набивка для мягких диванов и спортивного снаряжения, а также надежная упаковка, но пока она стоит слишком дорого. Сейчас ученые активно изучают электрические свойства нанопены и пытаются изготовить аналогичный материал из углеродных нанотрубок с толщиной стенок в один атом. Поскольку нанотрубки хорошо проводят электрический ток, такой материал, по всей видимости, идеально подойдет для изготовления надежных и гибких контактов в различных электронных устройствах. - Г.А.