Открытие российских физиков поможет создать сверхъяркие защитные метки и сенсоры

МОСКВА, 26 января. /ТАСС/. Ученые из России, Китая и ОАЭ разработали подход, который позволяет встраивать сверхъяркие излучающие структуры на базе нанорубинов внутрь так называемых максенов, одного из новых классов двумерных материалов. Это открытие позволит создавать защитные метки, "умные" покрытия" и сенсоры на базе максенов, сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.

"Мы показали, что то, что раньше считалось проблемой для максенов - присутствующие в них остатки алюминия, могут стать их достоинством. Лазерное излучение превращает примеси во встроенные рубиновые наносенсоры, которые "сообщают" о состоянии материала, например его деформации, температуре и химическом окружении", - пояснил директор Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ Алексей Большаков, чьи слова приводит Центр научной коммуникации вуза.

Как объясняют ученые, максены представляют собой относительно новые двумерные материалы, состоящие из атомов переходных металлов и углерода, а также часто включающие атомы азота или некоторых других элементов. Пленки из максенов полностью прозрачны для света, но при этом они обладают необычными свойствами, которые делают их похожими на металлы и позволяют применять их в большом числе областей науки и техники.

Как правило максены получают из слоистых трехмерных карбидных или нитридных соединений, состоящих из слоев атомов переходного металла, алюминия и углерода или азота. Эти структуры обрабатываются кислотой, которая избирательно растворяет и удаляет атомы алюминия из кристаллической решетки, что приводит к разделению материала на двумерные слои. Часть атомов алюминия при этом остается в прослойках максенов, что ведет к искажению их электронных и оптических свойств.

Ученые обнаружили, что эти скопления атомов алюминия можно превратить в миниатюрные подобия рубинов, если облучить их особым образом при помощи лазера. Это приведет к окислению алюминия и формированию кристаллов, которые при попадании внутри них небольших количеств ионов хрома начинают излучать яркое люминесцентное свечение при взаимодействиях со светом.

Как отмечают исследователи, эту особенность максенов можно использовать как для контроля их чистоты, отслеживая силу свечения материала после его изготовления, так и для создания меток для защиты дорогого товара от подделок или разработки электроники и сенсоров, реагирующих на деформации, коррозию и другие перемены в условиях окружающей среды. Это значительно расширяет применимость данных двумерных материалов, подытожили ученые.