Un estudio reciente de los laboratorios de James Hone ingeniería mecánica y Cory Dean física demuestra una nueva forma de ajustar las propiedades de los materiales bidimensionales 2D simplemente ajustando el ángulo de giro entre ellos. Los investigadores construyeron dispositivosque consiste en grafeno monocapa encapsulado entre dos cristales de nitruro de boro y, al ajustar el ángulo de giro relativo entre las capas, pudieron crear múltiples patrones de moiré.
Los patrones de Moiré son de gran interés para los físicos de la materia condensada y los científicos de materiales que los usan para cambiar o generar nuevas propiedades de material electrónico. Estos patrones pueden formarse alineando cristales de nitruro de boro BN, un aislante y grafeno un semimetal.Cuando estas redes de átomos en forma de panal están cerca de la alineación, crean una superrejilla de muaré, un patrón de interferencia a nanoescala que también se ve como un panal de abejas.programar cambios significativos en las propiedades electrónicas observadas del grafeno.
Hasta la fecha, la mayoría de los estudios sobre los efectos de las superredes de muaré en los sistemas de grafeno-BN han examinado una única interfaz con la superficie superior o inferior del grafeno considerada, pero no ambas. Sin embargo, un estudio publicado por Hone yEl año pasado, Dean demostró que el control rotativo total sobre una de las dos interfaces era posible dentro de un solo dispositivo.
Al diseñar un dispositivo que tiene una alineación persistente en una interfaz y una alineación sintonizable en la otra, el equipo de Columbia ahora ha podido estudiar los efectos de múltiples potenciales de superredes de muaré en una capa de grafeno.
"Decidimos mirar las superficies superior e inferior del grafeno en un solo dispositivo nanomecánico", dijo Nathan Finney, estudiante de doctorado en el laboratorio de Hone y coautor principal del artículo, publicado en línea el 30 de septiembre por Nanotecnología de la naturaleza y ahora la historia de portada de la edición impresa de noviembre. "Teníamos el presentimiento de que al hacerlo, podríamos potencialmente duplicar la fuerza de la superredes de moiré utilizando las superredes de moiré coexistentes de las interfaces superior e inferior".
El equipo descubrió que torcer el ángulo de las capas les permitía controlar tanto la fuerza de la super retícula de muaré como su simetría general, inferido de los cambios significativos en las propiedades electrónicas del grafeno observado.
En ángulos cercanos a la alineación, surgió una estructura de banda de grafeno altamente alterada, observable en la formación de patrones de moiré de longitud de onda larga no superpuestos coexistentes. En la alineación perfecta, las brechas electrónicas del grafeno se mejoraron o suprimieron fuertemente, dependiendo de siEl BN giratorio superior estaba torcido 0 o 60 grados. Estos cambios en los espacios electrónicos correspondían a los cambios esperados en la simetría para las dos configuraciones de alineación: la simetría de inversión rota a 0 grados y la simetría de inversión restaurada a 60 grados.
"Esta es la primera vez que alguien ha visto la dependencia rotacional total de las superredes de moiré coexistentes en un dispositivo", señala Finney. "Este grado de control sobre la simetría y la fuerza de las superredes de moiré se puede aplicar universalmente al inventario completo deTenemos materiales 2D disponibles. Esta tecnología permite el desarrollo de sensores nanoelectromecánicos con aplicaciones en astronomía, medicina, búsqueda y rescate, y más ".
Los investigadores ahora están refinando la capacidad de torcer monocapas de una amplia gama de materiales 2D para estudiar efectos tan exóticos como la superconductividad, el ferromagnetismo inducido topológicamente y la respuesta óptica no lineal en sistemas que carecen de simetría de inversión.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Columbia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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