Moiré效果:如何扭动令人兴奋的新材料特性

两层2D-材料堆叠

堆叠两层2D材料,这影响了材料的性质。信用:Erik Zumalt,Lukas Linhart

2D材料引发了材料研究的繁荣。现在事实证明,当两个这样的分层材料堆叠并略微扭曲时,会发生令人兴奋的效果。

发现材料石墨烯.(由一层碳原子组成,是全球赛的起始信号:今天,由不同类型的原子制成所谓的“2D材料”。原子薄层通常具有在常规更厚的材料中未发现的非常特殊的材料性能。

现在另一章被添加到这个研究领域:如果两个这样的2D层以正确的角度堆叠,则产生更多新的可能性。两层互动的原子的方式产生错综复杂的几何图案,并且这些模式对材料特性具有决定性的影响,因为涂威恩和德克萨斯大学(奥斯汀)现已能够表现出来的研究小组。声子 - 原子的晶格振动 - 通过将两个材料层放置在彼此顶部的角度来显着影响。因此,通过这种层的微小旋转,可以显着改变材料特性。

Moiré的效果

这些基本想法可以用两个飞屏单 - 或者与任何其他常规网格一起尝试 - 或者可以放在彼此顶部的任何其他常规网格:如果两个网格都在彼此之上完全一致,你几乎无法从上面讲述它是一个或两个网格。结构的规律性没有改变。

但是,如果您现在按一小角度转动一个网格,则网格的网格粗略地匹配的地方,以及它们的其他地方。这种方式,有趣的模式出现 - 即莫尔氏术效应。

Moiré的效果

Moiré效果:两个网格堆叠并扭曲。这导致错综复杂的模式。信贷:涂维恩

“你可以用两层材料层的原子格子做完全相同的事情,”来自Tu Wien理论物理研究所的Lukas Linhart博士说。值得注意的是,这可以显着改变某些材料特性 - 例如,如果这种材料的两层以正确的方式组合,则石墨烯成为超导体。

“我们研究了二硫化钼的层,以及石墨烯,可能是最重要的2D材料之一,”弗洛里安波博(Tu Wien)推出了该项目。“如果将这种材料的两层彼此放在上面,所谓的van der Waals力发生在这两层的原子之间。这些是相对弱势的力量,但它们足以完全改变整个系统的行为。“

在精心设计的计算机模拟中,研究小组分析了这些弱额外力引起的新双层结构的量子力学状态,以及这将如何影响两层原子的振动。

旋转角度很重要

“如果你互相扭转两层,那van der waals力量会导致两层的原子改变它们的位置一点点,”奥斯汀的Ut德克萨斯州杰林泉博士说。他领导了德克萨斯州的实验,该实验证实了计算结果:旋转角度可用于调节材料中物理振动的原子振动。

“就材料科学而言,通过这种方式控制声子振动是一个重要的事情,”Lukas Linhart“表示,通过将两层可以改变2D材料的电子特性在一起之前已经知道。但是,材料中的机械振荡也可以通过这对我们进行控制,这是对我们的新可能性。声子和电磁特性密切相关。通过材料中的振动,因此可以以控制方式介入重要的许多身体效果。“在第一次描述声子的效果之后,研究人员现在正试图描述声子和电子合并,希望了解更多关于超导等重要现象。

物质 - 物理莫尔氏效应使得已经丰富的2D材料的丰富研究领域甚至更丰富 - 并增加了继续使用以前无可达到的性能的新分层材料的机会,并使得使用2D材料作为实验平台,以获得相当基本的性质固体。

参考:“重建MOS中的”声子重建“2MoiréSumpartices“由吉安泉,卢卡斯Linhart,Miao-Ling Lin,Daehun Lee,Jihang Zhu,Chun-Yuan Wang,Wei-Ting Hsu,Jacho Choi,Jacob Membley,Carter Young,Takashi Taniguchi,Kenji Watanabe,Chih-Kang Shih,凯吉赖,艾伦H.麦克唐纳,平恒潭,弗洛里安利克和小琴李,2021年3月22日,自然材料。
DOI:10.1038 / S41563-021-00960-1

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