Ny indsigt i van der Waals materialer fundet

Lagdelte van der Waals -materialer er af stor interesse for elektroniske og fotoniske applikationer, ifølge forskere ved Penn State og SLAC National Accelerator Laboratory, i Californien, der giver ny indsigt i interaktionerne mellem lagdelte materialer med laser- og elektronstråler.

To-dimensionelle van der Waals-materialer består af stærkt bundne lag af molekyler med svag binding mellem lagene.

Forskerne brugte en kombination af ultrahurtige pulser af laserlys, der ophidser atomerne i et materiale gitter af galliumtellurid, efterfulgt af at udsætte gitteret for en ultrahurtig puls af en elektronstråle. Dette viser gittervibrationerne i realtid ved hjælp af elektrondiffraktion og kan føre til en bedre forståelse af disse materialer.

"Dette er en ganske unik teknik, "sagde Shengxi Huang, adjunkt i elektroteknik og tilsvarende forfatter til et papir i ACS Nano, der beskriver deres arbejde. "Formålet er fuldt ud at forstå gitterets vibrationer, herunder i flyet og uden for flyet. "

En af de interessante observationer i deres arbejde er brud på en lov, der gælder for alle materielle systemer. Friedels lov antyder, at i diffraktionsmønsteret, parene af centrosymmetriske Bragg -toppe skal være symmetriske, direkte som følge af Fourier -transformation. I dette tilfælde, imidlertid, parene af Bragg -toppe viser modsatte oscillerende mønstre. De kalder dette fænomen den dynamiske brud på Friedels lov. Det er en meget sjælden, hvis ikke hidtil uset observation i samspillet mellem bjælkerne og disse materialer.

"Hvorfor ser vi brud på Friedels lov?" hun sagde. "Det er på grund af dette materiales gitterstruktur. I lagdelt 2-D materialer, atomerne i hvert lag flugter typisk meget godt i lodret retning. I galliumtellurid, atomjusteringen er en smule slukket. "

Når laserstrålen skinner på materialet, opvarmningen genererer den laveste orden i længderetningen akustisk fonetilstand, hvilket skaber en vaklende effekt for gitteret. Dette kan påvirke den måde, hvorpå elektroner diffrakterer i gitteret, fører til den unikke dynamiske brud på Friedels lov.

Denne teknik er også nyttig til at studere materialer til faseændring, som absorberer eller udstråler varme under faseændring. Sådanne materialer kan generere den elektrokaloriske effekt i køleskabe i fast tilstand. Denne teknik vil også være interessant for mennesker, der studerer underligt strukturerede krystaller og det generelle 2-D-materialefællesskab.