Исследование, подтвердившее экспериментально гипотезу перехода диэлектриков к способности проводить электрический ток провела группа ученых из МФТИ и Института теоретической и прикладной электродинамики РАН. Статью с описанием результатов эксперимента 26 июня опубликовал Physical Review.

Эксперимент, подтвердивший теоретическую модель образования проводимости в некоторых типах диэлектриков на примере пленки диоксида ванадия, открывает дорогу созданию целого класса приборов и датчиков нового поколения, более точных и более дешевых.

«Одна из самых полезных вещей, которую можно делать из такой пленки, — это чувствительные элементы для неохлаждаемого болометра. Болометр — основа тепловизора. Применение пленок VO₂ позволит удешевить тепловизоры, увеличить их чувствительность и разрешение», — сообщил Виктор Полозов, аспирант Физтех-школы физики и исследований имени Ландау, отвечавший за проведение этой работы.

Способность пленок VO₂ становиться токопроводящими была обнаружена в СССР в середине ХХ века, однако механизм такого изменения свойств, его диапазон, влияющие на свойства материала факторы не были установлены.

Гипотеза специалистов физтеха состояла в том, что при нагреве тонкой (100 нанометров) пленки диоксида ванадия в ней возникают токопроводящие области, которые, при наличии, к примеру, электрического напряжения, сливаются в канал, при дальнейшем нагреве канал расширяется, сопротивление его падает. Такой процесс назвали «режим с обострением». Аналогичные процессы раньше уже обнаруживали и в других материалах, в частности, в высокотемпературных сверхпроводниках в переходе «проводник — сверхпроводник» реализуется такой сценарий.

Знание природы явления позволит перейти к проектированию материалов и деталей из них с заранее заданными свойствами.

«Теоретические расчеты совпали с экспериментальными, причем для пленок с различной структурой, нанесенных на различные подложки. Мы сделали вывод, что данный механизм универсален — то есть все тонкие пленки VO₂ становятся проводящими при нагревании именно таким образом», — сообщил Александр Рахманов, профессор кафедры электродинамики сложных систем и нанофотоники Физтех-школы физики и исследований имени Ландау.

Дальнейшая работа предполагает проектирование и получение материала с заданными свойствами, а также разработку чувствительных элементов различных приборов: высокоскоростных переключаемых устройств, датчиков переменного сигнала терагерцового, микроволнового, оптического и инфракрасного диапазонов.