17:49 2023-03-28
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Găsirea întorsăturii potrivite în nanofizică
_ Găsirea întorsăturii potrivite în nanofizică
Nanomaterialele noi, ultrasubțiri, prezintă proprietăți remarcabile. Dacă stivuiți straturi subțiri atomice individuale de cristale într-un ansamblu vertical, de exemplu, pot apărea efecte fizice fascinante. De exemplu, straturile duble ale materialului minune grafen răsucite de unghiul magic de 1,1 grade pot prezenta supraconductivitate. De asemenea, cercetătorii își concentrează atenția asupra heterostructurilor semiconductoare cu două straturi formate din așa-numitele dicalcogenuri ale metalelor de tranziție, care sunt ținute împreună slab de forțele van der Waals.
Grupul de cercetare condus de Alexander Högele investighează astfel de heterostructuri noi, care nu apar în natură. „Combinația de materiale, numărul de straturi și orientarea lor relativă dau naștere la o mare varietate de fenomene noi”, spune fizicianul LMU.
„În laborator, putem adapta fenomene fizice pentru diverse aplicații în electronică, fotonică sau tehnologie cuantică cu proprietăți necunoscute în cristalele naturale.” Fenomenele observate experimental nu sunt întotdeauna ușor de interpretat, totuși, așa cum demonstrează o nouă lucrare publicată în revista Nature Nanotechnology.
Echipa lui Högele a investigat un sistem heterobilatrat ținut împreună de forțele van der Waals și fabricat din monostraturi semiconductoare de diselenura de molibden (MoSe2) și diselenura de wolfram (WSe2). În funcție de orientarea straturilor individuale, pot apărea efecte moiré.
Aceste efecte, cu care suntem familiarizați din viața de zi cu zi, apar și în lumea nano atunci când două rețele atomice diferite sunt stivuite una peste alta. , sau două zăbrele identice sunt răsucite unul față de celălalt. Diferența în cazul nano este că nu este un efect optic. În lumea mecanică cuantică a heterostructurilor de cristal subțiri din punct de vedere atomic, interferența moiré afectează în mod dramatic proprietățile sistemului compozit, impactând și electronii și perechile electron-gaură puternic legate sau excitoni, explică Högele.
"Lucrarea noastră arată. că noțiunea naivă a unui model moiré perfect în heterobilastratul MoSe2-WSe2 nu este neapărat adevărată, în special pentru unghiuri mici de rotație. Prin urmare, interpretarea fenomenologiei observate până în prezent va trebui revizuită parțial", spune Högele. În loc de modele moiré periodice, există zone extinse lateral care sunt libere de interferențe moiré.
În plus, există zone cu efecte mecanice cuantice interesante, cum ar fi fire cuantice unidimensionale sau puncte cuantice cvasi-zero-dimensionale care sunt potențial viabile pentru aplicații în comunicarea cuantică bazată pe excitoni localizați spațial cu caracteristici de emisie a unui singur foton. În acest ultim caz, modelele moiré ideale se transformă probabil în modele periodice cu plăci triunghiulare sau hexagonale.
Motivul pare să stea într-o deformare elastică a structurii rețelei care depinde de orientarea straturilor. Atomii sunt deplasați din pozițiile lor de echilibru, ceea ce are loc în detrimentul unei tensiuni crescute în straturi individuale, dar promovează o mai bună aderență între straturi.
Rezultatul este un peisaj energetic în sistemul heterobilatrat care poate fi proiectat. și potențial exploatate prin proiectare rațională. „Observăm, de asemenea, fenomene colective în cristalele sintetice, în care modelele moiré periodice au un efect dramatic asupra mișcării electronilor, precum și asupra interacțiunilor lor reciproce”, spune Högele.
De o importanță decisivă este înțelegerea excitonilor - perechi electron-gaură - care sunt caracteristice pentru diferitele tipuri de registre atomice în heterostructurile cristaline cu două straturi și care ar putea fi utilizați în viitoare aplicații opto-electronice. Acești excitoni sunt generați în dicalcogenurile semiconductoare ale metalelor de tranziție prin absorbția luminii și se convertesc din nou în lumină.
„Excitonii acționează astfel ca mediatori ai interacțiunii lumină-materie în cristalele semiconductoare”, spune Högele. După cum arată lucrarea actuală, apar diferite tipuri de excitoni în funcție de structura reală a sistemelor heterobilastrate în aliniament paralel sau antiparalel. „Vrem să învățăm cum să fabricăm heterostructuri van der Waals cu proprietăți personalizate într-o abordare deterministă pentru a controla fenomenologia bogată emergentă a efectelor corelate, cum ar fi magnetismul sau supraconductivitatea.”
Comentarii:
Adauga Comentariu