Forskerteam fremmer forståelsen af ​​atomtynd krystalvækst

(Phys.org) —UT's College of Engineering har for nylig skabt overskrifter for opdagelser, der, mens atomisk lille, kunne påvirke vores moderne verden.

Det Procedurer fra National Academy of Sciences , organisationens officielle videnskabelige tidsskrift, for nylig offentliggjort et tværfagligt studie ledet af Institut for Elektroteknik og datalogi lektor Gong Gu.

Gu's team-som omfattede professor Gerd Duscher fra Institut for Materialevidenskab og Teknik og studerende fra både teknik og Institut for Fysik-fokuserede på rollen som epilayer-substrat-interaktioner i bestemmelsen af ​​orienteringsforhold i van der Waals epitaxy.

I rudimentære termer, undersøgelsen så på at vokse en atomtynd, eller todimensionale, krystal - epilaget - oven på et substrat. Underlaget kan være en masse, eller tredimensionel, krystal eller en anden todimensionel krystal.

"Konventionel epitaxy er som at stable Lego -klodser, "sagde Gu." Tappene og cylindrene er stive og skal derfor matches meget godt. Den kovalente binding mellem et tredimensionelt epilag og et 3D-substrat er bare sådan. "

"Forestil dig nu Lego -stykker med fleksible studs og cylindre, som ikke behøver at hænge sammen nøjagtigt, men bare svagt interagerer, og du har en idé om, hvad van der Waals epitaxy er. "

Det var med disse van der Waals "blokke", at Gu's team fandt sin overraskende opdagelse:De svagt interagerende par har en tendens til at orientere sig orienteret efter hinanden, på nogle måder bedre end de stærkere bundne par.

Teamet udførte sin forskning med 2D -krystaller af grafen og sekskantet bornitrid, da grafen interagerer stærkere med substratet, men ikke altid er i overensstemmelse med det, mens sekskantet bornitrid er strengt på linje.

Kanterne på 2D -krystallerne "styrer" deres vækst i begyndelsen. Den stærkere kant-substrat-interaktion forvrænger atomernes positioner i substratet, efterlader 2D -krystallen ingen god skabelon at justere til.

"Det var lidt overraskende, "sagde Gu." Antagelsen om, at de fleste mennesker gik ind i dette, var, at materialerne med de stærkeste bindinger ville have de mest forudsigelige, mest velordnede vækst, men det viste sig ikke altid at være tilfældet. "

Faktisk, denne viden førte til endnu et nyt fremskridt inden for 2D krystalvækst, hvor grafen og bornitrid er forbundet i planet, med lynlås -lignende låsning mellem de to, der tilsidesætter de bløde nitter. Det forskud, på tur, affødte endnu en opdagelse - observation af "grænsetilstande" ved grænsen.