Od detstva sme zvyknutí na to, že keď pridáte jedno jablko k druhému, dostanete dve jablká. To isté sa deje s ceruzkami, písacími strojmi a balónikmi. A vo fyzike to tak nemusí byť. Ak prinesiete dva filmy s monoatomickou hrúbkou, ako napríklad grafén, ktoré sú dostatočne blízko na malú vzdialenosť, získate nový materiál.
V tomto prípade budeme mať stále dva samostatné objekty, ktoré sa v zásade dajú stiahnuť späť. Interakcia medzi nimi je spôsobená van der Waalsovými silami - relatívne slabá interatomická elektromagnetická interakcia. Výsledkom je nový materiál (heteroštruktúra), ktorého vlastnosti nie sú ani tak určené jeho chemickým zložením, ako usporiadaním vrstiev. Dvojvrstvová (alebo viac) fólia sa môže ohýbať a skrútiť - a to tiež vedie k zmene fyzikálnych vlastností.
Podobné experimenty sa uskutočňovali na graféne už mnoho rokov, ale grafén v tomto prípade nie je príliš zaujímavý. Za podmienok, na ktoré sme zvyknutí, nemá zakázanú medzeru, ktorá premieňa látku na polovodič, na jej vytvorenie je potrebné osobitné úsilie. Existujú však aj ďalšie materiály.
V tomto prípade vedci z University of Sheffield (Veľká Británia) použili van der Waalsove heteroštruktúry vyrobené z dichalkogenidov prechodných kovov. Je tu vhodná malá digresia. Chalkogény sú chemické prvky 16. skupiny periodickej tabuľky: stĺpec začínajúci kyslíkom a sírou zhora a končiaci rádioaktívnym livermóriom. Existuje veľa prechodných kovov, v každodennom živote sme najviac oboznámení s meďou, molybdénom a zinkom.
Vedci zostavili „sendvič“vrstiev disilenidu molybdénového (MoSe2) a wolfrámového disulfátu (WS2). Vodivosť výsledného materiálu sa periodicky menila rovnakým spôsobom, ako sa objavuje moaré efekt na dvoch zložených tylových závesoch.
Ako uviedol profesor Alexander Tartakovsky z Sheffieldskej univerzity, materiály sa vzájomne ovplyvňujú a menia si navzájom vlastnosti a mali by sa považovať za úplne nový metamateriál s jedinečnými vlastnosťami, takže jeden plus jeden nedáva dva. Vedci tiež zistili, že stupeň hybridizácie je vysoko závislý od krútenia „sendviča“, počas ktorého sa mení vzdialenosť medzi atómovými mriežkami každej vrstvy.
„Zistili sme, že krútiace sa vrstvy v heterostruktúre vytvárajú novú supraatómovú periodicitu nazývanú superlatta moaré,“hovorí Tartakovsky. Molatová superlattika s periódou závislou od skrútenia určuje, ako hybridizujú vlastnosti dvoch polovodičov. ““
Profesor Tartakovsky dodal: „Objavuje sa zložitejší obraz o interakcii atómovo tenkých materiálov vo van der Waalsových heterostrukturách. Je to zaujímavé, pretože to umožňuje prístup k širokému spektru materiálových vlastností, ako je variabilná vodivosť s nastaviteľným otočením, optické vlastnosti, magnetizmus atď. To sa môže a bude používať ako nový stupeň voľnosti pri vývoji zariadení založených na dvojrozmerných materiáloch.
Propagačné video:
Podrobnosti si môžete prečítať v článku publikovanom v publikácii Nature.
Sergey Sysoev