Gennembrud i vidundermaterialer baner vej for fleksibel teknologi

Gadgets er indstillet til at blive fleksible, meget effektiv og meget mindre, efter et gennembrud inden for måling af todimensionelle 'vidunder'-materialer ved University of Warwick.

Dr. Neil Wilson i Institut for Fysik har udviklet en ny teknik til at måle de elektroniske strukturer af stakke af todimensionelle materialer – flade, atomisk tynd, meget ledende, og ekstremt stærke materialer – for første gang.

Flere stablede lag af 2D-materialer - kendt som heterostrukturer - skaber højeffektive optoelektroniske enheder med ultrahurtig elektrisk ladning, som kan bruges i nano-kredsløb, og er stærkere end materialer, der bruges i traditionelle kredsløb.

Forskellige heterostrukturer er blevet skabt ved hjælp af forskellige 2-D materialer – og stabling af forskellige kombinationer af 2-D materialer skaber nye materialer med nye egenskaber.

Dr. Wilsons teknik måler de elektroniske egenskaber af hvert lag i en stak, giver forskere mulighed for at etablere den optimale struktur for de hurtigste, mest effektive overførsel af elektrisk energi.

Teknikken bruger den fotoelektriske effekt til direkte at måle elektronernes momentum i hvert lag og viser, hvordan dette ændrer sig, når lagene kombineres.

Evnen til at forstå og kvantificere, hvordan 2-D materiale heterostrukturer fungerer - og til at skabe optimale halvlederstrukturer - baner vejen for udviklingen af ​​højeffektive nanokredsløb, og mindre, fleksibel, mere bærbare gadgets.

Solenergi kan også revolutioneres med heterostrukturer, da de atomare tynde lag giver mulighed for stærk absorption og effektiv kraftomdannelse med en minimal mængde solcellemateriale.

Dr. Wilson kommenterer arbejdet:"Det er ekstremt spændende at kunne se, for første gang, hvordan interaktioner mellem atomisk tynde lag ændrer deres elektroniske struktur. Dette arbejde viser også vigtigheden af ​​en international tilgang til forskning; vi ville ikke have været i stand til at opnå dette resultat uden vores kolleger i USA og Italien."

Dr. Wilson arbejdede med at formulere teknikken i samarbejde med kolleger i teorigrupperne ved University of Warwick og University of Cambridge, ved University of Washington i Seattle, og Elettra lyskilden, nær Trieste i Italien.

At forstå, hvordan interaktioner mellem atomlagene ændrer deres elektroniske struktur, krævede hjælp fra beregningsmodeller udviklet af Dr. Nick Hine, også fra Warwicks Institut for Fysik.