Siden barndommen er vi vant til at når du legger et eple til et annet, får du to epler. Det samme skjer med blyanter, skrivemaskiner og ballonger. Og i fysikk er ikke dette nødvendigvis tilfelle. Hvis du tar med to filmer med monoatomisk tykkelse, som grafen, nær nok til en liten avstand, får du et nytt materiale.
I dette tilfellet vil vi fremdeles ha to separate objekter, som i prinsippet kan trekkes tilbake. Samspillet mellom dem skyldes van der Waals krefter - en relativt svak interatomisk elektromagnetisk interaksjon. Resultatet er et nytt materiale (heterostruktur), hvis egenskaper ikke bestemmes så mye av dets kjemiske sammensetning som av lagdelingen. En to- (eller flere) -lagers film kan bøyes og vris - og dette fører også til en endring i dens fysiske egenskaper.
Lignende eksperimenter har blitt utført på grafen i mange år, men grafen i dette tilfellet er ikke veldig interessant. Under de forholdene vi er vant til, har det ikke et forbudt gap som gjør et stoff om til en halvleder; det kreves spesiell innsats for å lage det. Men det er andre materialer.
I dette tilfellet brukte forskere fra University of Sheffield (Storbritannia) van der Waals heterostrukturer laget av overgangsmetalldikalkogenider. En liten digresjon er passende her. Kalkogener er kjemiske elementer i den 16. gruppen i det periodiske systemet: en kolonne som starter med oksygen og svovel fra toppen og slutter med radioaktivt levermorium. Det er mange overgangsmetaller, i hverdagen er vi mest kjent med kobber, molybden og sink.
Forskerne satt sammen en "sandwich" av lag med molybden disilenide (MoSe2) og wolfram disulfate (WS2). Konduktiviteten til det resulterende materialet endret seg med jevne mellomrom på samme måte som moiré-effekten vises på to foldede tyllgardiner.
Som professor Alexander Tartakovsky fra Sheffield University uttrykte det, påvirker materialer hverandre og endrer hverandres egenskaper, og de bør betraktes som et helt nytt metamateriale med unike egenskaper, så en pluss en gir ikke to. Forskerne fant også ut at graden av hybridisering er veldig avhengig av vridningen av "sandwich", hvor avstanden mellom atomgitterene i hvert lag endres.
"Vi fant ut at kronglete lag i en heterostruktur skaper en ny superatomisk periodisitet som kalles moire-superlitteratur," sier Tartakovsky. En moire-superlattice med en vridningsavhengig periode bestemmer hvordan egenskapene til to halvledere hybridiserer."
Professor Tartakovsky la til: Et mer komplekst bilde av samspillet mellom atomtynne materialer i van der Waals heterostrukturer dukker opp. Dette er interessant fordi det gir tilgang til et bredt spekter av materialegenskaper, for eksempel vri-innstilt variabel ledningsevne, optiske egenskaper, magnetisme, etc. Dette kan og vil bli brukt som nye frihetsgrader i utviklingen av enheter basert på todimensjonale materialer.”
Salgsfremmende video:
Du kan lese detaljene i en artikkel publisert i Nature.
Sergey Sysoev