Super supergitter:Moiré -mønstrene i tre lag ændrer grafens elektroniske egenskaber

Ved at kombinere et atom tyndt grafen og et bornitridlag i en let roteret vinkel ændres deres elektriske egenskaber. Fysikere ved universitetet i Basel har nu for første gang vist kombinationen med et tredje lag kan resultere i nye materialegenskaber også i en trelags sandwich af kulstof og bornitrid. Dette øger antallet af potentielle syntetiske materialer betydeligt, rapporterer forskerne i det videnskabelige tidsskrift Nano bogstaver .

Sidste år, forskere i USA vakte stor opsigt, da de viste, at rotation af to stablede grafenlag med en "magisk" vinkel på 1,1 grader gør grafen superledende - et slående eksempel på, hvordan kombinationen af ​​atomtynde materialer kan producere helt nye elektriske egenskaber.

Præcisionsjustering

Forskere fra Swiss Nanoscience Institute og Department of Physics ved University of Basel har nu taget dette koncept et skridt videre. De lagde et lag grafen mellem to bornitridlag, som ofte tjener til at beskytte den følsomme kulstofstruktur. Ved at gøre sådan, de justerede lagene meget præcist med grafenets krystalgitter.

Virkningen observeret af fysikerne i professor Christian Schönenbergers team er almindeligt kendt som et moiré -mønster:når to regelmæssige mønstre overlejres, et nyt mønster resulterer i et større periodisk gitter.

Ny tre-lags supergitter

Lujun Wang, medlem af SNI Ph.D. Skole og forsker i Schönenbergers team, observerede også virkninger af denne form for supergitter, da han kombinerede lag af bornitrid og grafen. Atomer er anbragt sekskantet i alle lag. Hvis de er stablet oven på hinanden, større regelmæssige mønstre dukker op, med en størrelse afhængig af vinklen mellem lagene.

Det var allerede blevet vist, at dette virker med en to-lags kombination af grafen og bornitrid, men virkningerne på grund af et andet bornitridlag var endnu ikke fundet.

Da fysikerne fra Basel eksperimenterede med tre lag, to supergitter blev dannet mellem grafen og det øvre og det nedre bornitridlag, henholdsvis. Overlejringen af ​​alle tre lag skabte en endnu større overbygning end muligt med kun et lag.

Forskere er meget interesserede i disse typer syntetiske materialer, da de forskellige moiré -mønstre kan bruges til at ændre eller kunstigt producere nye elektroniske materialegenskaber.

"For at sige det enkelt, atommønstrene bestemmer elektronernes adfærd i et materiale, og vi kombinerer forskellige naturligt forekommende mønstre for at skabe nye syntetiske materialer, "forklarer Dr. Andreas Baumgartner, der havde tilsyn med projektet. "Nu har vi opdaget effekter i disse skræddersyede elektroniske enheder, der er i overensstemmelse med en tre-lags overbygning, "tilføjer han.