Beyond graphene:Styring af egenskaber af 2D-materialer

(Phys.org) – Forskere ved University of Manchester har vist, hvordan de kan kontrollere egenskaberne af stakke af todimensionelle materialer, åbner muligheder for nye, hidtil uanede elektroniske enheder.

Isoleringen af ​​grafen på universitetet i 2004 førte til opdagelsen af ​​mange andre 2D-krystaller. Mens grafen har et uovertruffent sæt superlativer, disse krystaller dækker en lang række egenskaber:fra de mest ledende til isolerende, fra transparent til optisk aktiv.

Det næste trin er at kombinere flere af disse krystaller i en 3D-stak. Denne måde, man kan skabe 'heterostrukturer' med nye funktionaliteter - der er i stand til at levere applikationer, der endnu ikke er fantasien hos videnskabsmænd og kommercielle partnere.

De første eksempler på sådanne heterostrukturer findes allerede:tunneltransistorer, resonans tunneling dioder, og solceller.

Skriver ind Naturfysik , videnskabsmændene, ledet af nobelpristageren Sir Kostya Novoselov, demonstrere, at lag i sådanne stakke kan interagere stærkt, som hjælper forskerne med at lære at kontrollere egenskaberne ved sådanne heterostrukturer.

Ved at kontrollere den relative orientering mellem grafen og underliggende bornitrid - et af 2D-materialerne og en fremragende isolator - kan teamet rekonstruere krystalstrukturen af ​​grafen. Dette fører til dannelse af lokale stammer i grafen og endda åbning af et båndgab, hvilket kan være nyttigt for funktionaliteten af ​​mange elektroniske enheder.

Professor Novoselov sagde:"Forskning i heterostrukturer tager fart, og sådanne muligheder for at kontrollere egenskaberne af heterostrukturer kan blive meget nyttige til fremtidige applikationer."

Ph.d.-studerende Colin Woods, den forsker, der udførte langt størstedelen af ​​arbejdet, sagde:"Det var ekstremt spændende at se, at egenskaberne af grafen kan ændre sig så dramatisk ved blot at vride de to krystaller kun en brøkdel af en grad.

"Generelt, den tidligere model, der blev brugt til at beskrive den slags interaktion, som er blevet observeret i vores eksperimenter, beskriver kun det 1-dimensionelle tilfælde, men selv der producerer det meget ikke-trivielle løsninger.

"Vi håber, at vores system vil skubbe den matematiske udvikling af modellen til to-dimensioner, hvor der kan forventes endnu mere spændende matematik."