Den rigtige drejning og belastning for grafen til at danne 1D moiréer
Forskere ved IMDEA Nanociencia har udviklet en analytisk metode til at forklare dannelsen af et kvasi-perfekt 1D moiré-mønster i snoet dobbeltlagsgrafen. Mønsteret, der naturligt forekommer i stablede 2D-materialer, når der påføres en deformationskraft, repræsenterer et sæt kanaler for elektroner.
Dr. Pierre Pantaleón, forsker ved Group of Theoretical Modeling ved IMDEA Nanociencia, talte med gruppeleder Prof. Paco Guinea om anstrengt tolagsgrafen, som er to lag grafen stablet oven på hinanden og let strakt ud af en lille kraft . Pierre, en omhyggelig forsker med en forkærlighed for visuelle hjælpemidler, viste gruppen sin animerede visualisering af anstrengt grafen, da Paco bemærkede en anomali, der var undsluppet alle andres granskning.
Som det viser sig, når tolagsgrafen bliver belastet, forvrænges dens Brillouin-zone (enhedscellen i momentumrummet) og til sidst kollapser i én retning. Denne forvrængning ved det kollapsende punkt forårsagede en fejl i Pierres visualiseringsprogram, hvilket antydede tilstedeværelsen af en form for singularitet.
I fysik kræver singulariteter, som den, forskerne observerede, omhyggelig overvejelse. De kan indikere, at noget kan være galt eller skiftende, eller blot har brug for en nærmere undersøgelse. Dr. Andreas Sinner, en teoretisk fysiker, der i øjeblikket arbejder på Opole University i Polen, sluttede sig til Pacos forskningsgruppe og begyndte sammen med Pierre at se på oprindelsen af denne singularitet.
Det var den samtidige transformation i det virkelige rum, der virkelig fangede deres opmærksomhed:anstrengt grafen gav anledning til fremkomsten af næsten perfekte endimensionelle moiré-mønstre – endimensionelle kanaler – inden for det 2-dimensionelle materiale.
Tidligere havde videnskabsmænd skimtet sådanne fænomener gennem et mikroskop og havde betragtet dem som designfejl såsom dislokationer eller vedhæftede materialer. Se for eksempel arbejdet fra McEuen (Cornell University), Mendoza (Rio de Janeiro University) eller Zhu (Columbia University).
Men bag, hvad der så ud til at være artefakter, var maskerede effekter. Forskerholdet ved IMDEA Nanociencia bekræfter, at dette er en naturlig forekomst inden for sekskantede honeycomb-gitre – ligesom dem i grafen – der specifikt finder sted, når to lag stables i en let snoningsvinkel, og der påføres belastning.
Det væsentligste bidrag fra forskerne ligger i deres opdagelse af analytiske løsninger til den kritiske belastning, der kræves for at generere disse endimensionelle kanaler. Overraskende nok er denne løsning smukt enkel, idet den kun er afhængig af to variabler:vridningsvinklen og Poisson-forholdet - en materialespecifik konstant. Disse resultater får dem til at skabe en enkelt matematisk formel til at beskrive fænomenet, og denne formel giver os information om dets fysiske oprindelse.
Fysikken beskrevet i deres arbejde, nu offentliggjort i Physical Review Letters , er ikke nyt, men forklaringen af fænomenet i så enkle vendinger – et enkelt analytisk udtryk – er elegant og unikt.
Resultaterne åbner døren til konstruktion af nye materialer på overflader, der er i stand til at byde på disse endimensionelle kanaler. Inden for disse kanaler befinder elektroner sig indespærret, i modsætning til den frie bevægelse, de udviser i standard 2D grafenlandskabet. Elektroner i disse kanaler udviser også en foretrukken bevægelsesretning.
Implikationerne af denne opdagelse er enorme, med potentielle anvendelser, der strækker sig til andre materialer, såsom dichalcogenider, der også kan udvides til andre geometriske konfigurationer.
Flere oplysninger: Andreas Sinner et al., Strain-Induced Quasi-1D Channels in Twisted Moiré Lattices, Physical Review Letters (2023). DOI:10.1103/PhysRevLett.131.166402
Journaloplysninger: Physical Review Letters
Leveret af IMDEA Nanociencia
Varme artikler
-
Ny nanogenerator tager udgangspunkt i elektriske ålBionic strækbar nanogenerator. Kredit:TAN Puchuan Forskere fra Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems og University of Chinese Academy of Sciences har udviklet en bionisk strækbar nanogen -
Magnetisme har trækket til at transformere vores digitale livKredit:University of Nottingham Digital hukommelse og sikkerhed kunne transformeres ifølge ny forskning, som for første gang har vist, at antiferromagneter let kan kontrolleres og aflæses ved at s -
Et komplekst samspil mellem transport og spredning på tværs af vrikkende nanoporerGrænsefladefluktuationer i forskellige levende og ikke-levende modeller, der tages i betragtning i undersøgelsen:a) overlejring af en enhedscelle af zinkimidazolat metal-organiske strukturer observere -
Ultratynde supergitter fra guld nanopartikler til nanofotonikUltratyndt lag af sfæriske hydrogelkerner med guldpartikler overført til et glassubstrat. Kredit:HHU / Christoph Kawan Forskere ledet af prof. Dr. Matthias Karg ved Institut for Fysisk Kemi rappor
- Spreder fokus for bedre billeddannelse
- Superledning - hvorfor skal det være så koldt?
- Fejljusteringer i indkapslet grafen fører til kraftig modifikation af elektroniske egenskaber
- Genredigering i hjernen får en stor opgradering
- Fuldstændig måneformørkelse begynder, det længste i dette århundrede
- NIST beskriver planer for gennemgang af det videnskabelige grundlag for retsmedicinske metoder