Kaip susukti naujos įdomios medžiagos savybes

2D medžiaga sukrauta dviem sluoksniais, kurie daro įtaką medžiagos savybėms. Autoriai: Erikas Zumaltas, Lukas Linhartas.

2D medžiagos labai skatina medžiagų tyrimus. Dabar paaiškėja, kad jaudinantis efektas atsiranda, kai tokie du medžiagos sluoksniai yra sukrauti ir šiek tiek susukti.

Medžiagos atradimas GrafenasVieno anglies atomo buvimas yra pasaulinės konkurencijos atspirties taškas: šiandien vadinamosios „2-D medžiagos“ yra pagamintos iš skirtingų tipų atomų. Atominiai sluoksniai dažnai turi labai ypatingų medžiagų savybių, kurių nėra storesnėse medžiagose.

Dabar prie šios tyrimų srities pridedamas dar vienas skyrius: jei tie du 2D sluoksniai sukrauti stačiu kampu, atsiranda daugiau naujų galimybių. TU Vienos ir Teksaso universiteto (Ostinas) tyrimų grupės teigimu, dviejų sluoksnių atomų sąveika sukuria sudėtingus geometrinius modelius, ir šie modeliai šiuo metu daro didelę įtaką medžiagų savybėms. Fononams – atominėms vibracijoms – didelę įtaką daro kampas, kuriuo sutampa du medžiagos sluoksniai. Todėl, šiek tiek pasukus sluoksnį, galime labai pakeisti medžiagų savybes.

Moiré efektas

Pagrindinę idėją galima išbandyti namuose su dviem ekrano plokštėmis arba su kitais įprastais tinklais, kuriuos galima uždengti: Jei abu tinkleliai yra visiškai sulyginti, vargu ar galite tai pasakyti iš viršaus. Tai buvo vienas ar du tinkleliai. Struktūros vienodumas nesikeičia.

Bet jei dabar vieną iš tinklelių pasuksite į mažą kampą, tai yra vietų, kur tinklelio tinklelio taškai sutampa, o kitose – ne. Tokiu būdu gimė įdomus modelis, tai yra gerai žinomas muaro efektas.

Moiré efektas

Moiré efektas: du tinkleliai sukrauti ir susukti. Tai lemia sudėtingą išdėstymą. Kreditas: TU Wien.

“Tą patį galite padaryti ir su dviejų medžiagų sluoksnių atomine grotelėmis”, – sakė dr. Lucasas Linhartas iš TU Vienos teorinės fizikos instituto. Nuostabu tai, kad tai gali pakeisti kai kurių medžiagų savybes. Pavyzdžiui, grafenas taps superlaidus, jei abi medžiagos bus tinkamai sujungtos viena su kita.

“Mes ištyrėme molibdeno disulfido klasę, kuri kartu su grafenu yra turbūt viena iš svarbiausių 2D medžiagų”, – sakė profesorius Florianas Libischas, TU Vienos projekto vadovas. Šie du sluoksniai sutampa su vadinamąja van der Waalso jėga. susidaro tarp šių dviejų sluoksnių atomų. Tai yra gana silpnos galios. Tačiau jis yra pakankamai stiprus, kad radikaliai pakeistų visos sistemos elgesį “.

Atlikdama išsamią kompiuterinę simuliaciją, mokslininkų grupė išanalizavo šių dviejų silpnų sutvirtinamųjų jėgų suformuotų naujų dvisluoksnių struktūrų kvantinę mechaninę būseną ir tai, kaip tai veikia dviejų sluoksnių atomų virpesius.

Svarbus sukimosi kampas.

„Jei šiek tiek susuksite du sluoksnius, Van der Waalso jėgos paskatins abiejų sluoksnių atomus šiek tiek pakeisti savo padėtį“, – sakė dr. Jiaminas Quanas iš Teksaso valstijos Ostine. Jis vadovavo eksperimentui Teksase, kuris patvirtino skaičiavimo rezultatus: sukimosi kampą galima pritaikyti fiziškai galimai medžiagos atominei vibracijai sureguliuoti.

“Kalbant apie medžiagų mokslą, svarbu tokiu būdu kontroliuoti fononų svyravimą”, – sakė Lukas Linhartas. – Tai, kad 2D medžiagos elektronines savybes galima pakeisti sujungiant abu sluoksnius, yra žinoma. Na jau Tačiau tai, kad mechaniniai medžiagų virpesiai gali būti valdomi tuo, mums atvėrė naujų galimybių: fononai ir jų elektromagnetinės savybės yra glaudžiai susiję. Esant materialiai vibracijai, mes galime kontroliuotai trukdyti daugeliui svarbių organizmo padarinių. “Po pirmojo fononų poveikio paaiškinimo mokslininkai dabar bando paaiškinti fotonus ir jų sujungtus elektronus. Kartu tikėdamiesi sužinoti daugiau apie tokius svarbus reiškinys kaip superlaidumas.

Medžiagų ir fizikinių medžiagų „Moiré“ efektas praturtina esamą 2D medžiagų tyrimų sritį ir padidina galimybę ieškoti naujų medžiagų, turinčių anksčiau nepasiekiamų savybių, sluoksnius ir suteikia galimybę naudoti 2D medžiagas kaip eksperimentinę platformą pagrindinėms kietųjų medžiagų savybėms nustatyti.

Nuoroda: „Fononų renormalizavimas naujai sukurtoje MoS.2 „moaré superlattices“ “- Jiamin Quan, Lukas Linhart, Miao-Ling Lin, Daehun Lee, Jihang Zhu, Chun-Yuan Wang, Wei-Ting Hsu, Junho Choi, Jacob Embley, Carter Young, Takashi Taniguchi, Kenji Watanabe, Chih-Kang Shih ., Keji Lai, Allanas H.MacDonaldas, Ping-Hengas Tanas, Florianas Libischas ir Xiaoqinas Li, 2021 m. Kovo 22 d. Natūrali medžiaga
DOI: 10.1038 / s41563-021-00960-1

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pasiutligė neužkrėstų smegenų, tačiau vis tiek kenčia nuo stiprių nervų pažeidimų.

Koronavirusas II su sunkiais kvėpavimo takų simptomais, Virusas, sukeliantis COVID 19Vargu ar jis bus tiesiogiai perduodamas į smegenis, tačiau vis tiek gali sukelti sisteminę...

Mokslas yra paprastas. Kas yra kvantinis skaičiavimas?

Nuo JAV energetikos departamentas 2021 m. Balandžio 21 d Lawrence'o Berkeley nacionalinė laboratorija DOE naudoja pažangią aušinimo sistemą - uolekčių, kad kvantinių kompiuterių širdis būtų pakankamai...

Kaip paukštis kvėpuoja geriau? Tyrėjų išvados

Apytikslis „apvalios viščiuko“ su paukščio plaučiais skaičius parodė, kad įkvėpus oro judėjimas pirmyn ir atgal. Kaip iškvėpimai (mėlynos rodyklės) ir iškvėpimai (raudoni) sukelia...

Kalnų gorilos gali naudoti krūtinę, kad perduotų informaciją apie save

Vyriškos gorilos krūtis muša. Autoriai: Jordi Galbany / Diano Fossey Gorilla fondas Skrynios, nukentėjusios nuo kalnų gorilų, kurios greitai muša krūtinę rankomis, kad skambėtų...

Paprastas mokslas: kas yra biokuras?

Parengta JAV energetikos departamentas 2021 m. Balandžio 20 d Mokslininkai fermentavo mieles, kad iš augalų cukrus virstų biodyzelinu. Kreditas: Nuotrauka mandagumo Stephanopoulos Lab Saulės, vėjo ir...

Newsletter

Subscribe to stay updated.