Los materiales bidimensionales 2D, que consisten en una sola capa de átomos, han atraído mucha atención desde el aislamiento del grafeno en 2004. Tienen propiedades eléctricas, ópticas y mecánicas únicas, como alta conductividad, flexibilidad yresistencia, lo que los convierte en materiales prometedores para cosas como láser, fotovoltaica, sensores y aplicaciones médicas.
Cuando una hoja de material 2D se coloca sobre otra y se gira ligeramente, el giro puede cambiar radicalmente las propiedades del material de la bicapa y conducir a comportamientos físicos exóticos, como la superconductividad a alta temperatura, que sale para la ingeniería eléctrica; óptica no lineal, emocionante paraláser y transmisión de datos, y superlubricidad estructural, una propiedad mecánica recién descubierta que los investigadores apenas comienzan a comprender. El estudio de estas propiedades ha dado origen a un nuevo campo de investigación llamado twistronics, llamado así porque es una combinación de torsióny electrónica.
Los investigadores de la Universidad de Aalto que colaboran con colegas internacionales han desarrollado un nuevo método para hacer estas capas retorcidas en escalas que son lo suficientemente grandes como para ser útiles, por primera vez. Su nuevo método para transferir capas de un solo átomo de disulfuro de molibdeno MoS2permite a los investigadores controlar con precisión el ángulo de giro entre capas con hasta un centímetro cuadrado de área, lo que lo convierte en un récord en términos de tamaño. El control del ángulo de giro de la capa intermedia a gran escala es crucial para las futuras aplicaciones prácticas de twistronics.
'Nuestro método de torsión demostrado nos permite ajustar las propiedades de las estructuras de MoS2 multicapa apiladas en escalas más grandes que nunca. El método de transferencia también puede aplicarse a otros materiales en capas bidimensionales', dice el Dr. Luojun Du de la Universidad de Aalto, uno delos autores principales del trabajo.
Un avance significativo para un nuevo campo de investigación
Dado que la investigación twistronics se introdujo solo en 2018, aún se necesita investigación básica para comprender mejor las propiedades de los materiales retorcidos antes de que encuentren su camino hacia aplicaciones prácticas. El Premio Wolf en Física, uno de los premios científicos más prestigiosos, fue otorgado aLos profesores Rafi Bistritzer, Pablo Jarillo-Herrero y Allan H. MacDonald este año por su innovador trabajo en twistronics, lo que indica el potencial de cambio de juego del campo emergente.
Investigaciones anteriores han demostrado que es posible fabricar el ángulo de torsión requerido mediante un método de transferencia o técnicas de manipulación de la punta del microscopio de fuerza atómica en pequeñas escalas. El tamaño de la muestra generalmente ha sido del orden de diez micras, menos que el tamaño de uncabello humano. También se han fabricado películas más grandes de pocas capas, pero su ángulo de giro entre capas es aleatorio. Ahora los investigadores pueden hacer crecer películas grandes utilizando un método de crecimiento epitaxial y un método de transferencia auxiliar de agua.
'Dado que no se necesita polímero durante el proceso de transferencia, las interfaces de nuestra muestra están relativamente limpias. Con el control del ángulo de giro y las interfaces ultralimpias, podríamos ajustar las propiedades físicas, incluidos los modos de capa intermedia de baja frecuencia, la estructura de banda, y propiedades ópticas y eléctricas ', dice Du.
'De hecho, el trabajo es de gran importancia para guiar las futuras aplicaciones de twistronics basadas en materiales 2D', agrega el profesor Zhipei Sun de la Universidad de Aalto.
Los resultados fueron publicados en Comunicaciones de la naturaleza .
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Aalto . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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