Группа исследователей из Университета Райса под руководством Шэнси Хуана совершила важное открытие в области физики наноматериалов. Учёные детально изучили поведение особых квазичастиц — поляронов — в теллурене, наноматериале, впервые синтезированном в 2017 году.

Теллурен, состоящий из цепочек атомов теллура, демонстрирует уникальные свойства при уменьшении толщины до нескольких нанометров. Как поясняет Куньян Чжан, один из ведущих авторов исследования, при такой толщине материал существенно меняет свои электронные и оптические характеристики.

Поляроны возникают при взаимодействии заряженных частиц с колебаниями в атомной решётке материала. Этот процесс можно сравнить с реакцией аудитории на звонок телефона во время лекции — подобно тому, как слушатели коллективно поворачивают головы к источнику звука, атомы в решётке реагируют на появление носителей заряда, создавая вокруг них «ауру поляризации».

Иллюстрация показывает, как меняются свойства теллура при уменьшении его толщины до нескольких атомных слоев.
Источник: Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.ads4763

Исследователи установили, что при уменьшении толщины теллурена поляроны меняют своё поведение: от широко распределённых электронно-колебательных взаимодействий они переходят к более локализованным. Это открытие имеет важное значение для понимания физических процессов в материалах на наноуровне.

«Наши выводы показывают, как поляроны влияют на электрические и оптические свойства теллурена при уменьшении его толщины», — объясняет Чжан. В более тонких слоях поляроны локализуют носители заряда, что приводит к снижению их подвижности. Это явление критически важно для разработки современных устройств, которые становятся всё меньше и используют всё более тонкие материалы.

С одной стороны, сниженная подвижность заряда может ограничивать эффективность электронных компонентов, особенно в приложениях, требующих высокой проводимости. С другой — этот эффект локализации может быть полезен при создании высокочувствительных сенсоров и квантовых устройств.

По словам профессора Хуана, исследование закладывает основу для разработки материалов с оптимальным балансом свойств, что крайне важно для развития электроники и сенсоров следующего поколения.