Как выпуклости в 2D-материалах могут сгладить квантовые исследования

Прочитано: 657 раз(а)
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (1 голосов, среднее: 5,00 из 5)
Loading ... Loading ...


Атомы делают странные вещи, когда вынуждены покинуть свою зону комфорта. Инженеры Университета Райса придумали новый способ их подтолкнуть.

Теоретик материалов Борис Якобсон и его команда из инженерной школы имени Джорджа Р. Брауна Райс выдвинули теорию о том, что изменить контур слоя двумерного материала, изменив, таким образом, отношения между его атомами, может быть проще, чем считалось ранее.

выдвинули теорию о том, что изменить контур слоя двумерного материала

В то время как другие скручивают 2D-бислои — два слоя, сложенные вместе — графена и тому подобного, чтобы изменить их топологию, исследователи Райса предполагают с помощью вычислительных моделей, что выращивание или штамповка однослойных 2D- материалов на тщательно спроектированной волнистой поверхности позволит достичь «беспрецедентного уровня». контроль» над их магнитными и электронными свойствами.

Они говорят, что открытие открывает путь к изучению эффектов многих тел, взаимодействий между несколькими микроскопическими частицами, включая квантовые системы .

Статья Якобсона и двух выпускников его лаборатории, соавтора Санни Гупты и Генри Ю, опубликована в Nature Communications.

Исследователи были вдохновлены недавними открытиями о том, что скручивание или иная деформация двухмерных слоев материалов, таких как двухслойный графен , в «магические углы» вызывает интересные электронные и магнитные явления, включая сверхпроводимость.

Их модели показывают, что вместо того, чтобы скручивать, просто штамповать или выращивать двумерный материал, такой как гексагональный нитрид бора (hBN), на неровной поверхности, естественным образом напрягает решетку материала, позволяя ему формировать псевдоэлектрические и псевдомагнитные поля и, возможно, проявлять богатые физические эффекты. подобные тем, которые встречаются в скрученных материалах.

Плоский hBN является изолятором, но исследователи обнаружили, что напряжение атомов в их модели создает зонные структуры, фактически превращая его в полупроводник.

Преимущество их стратегии, по словам Гупты, заключается в том, что деформация будет легко контролироваться с помощью поверхностных неровностей, поскольку подложки можно точно формировать с помощью электронно-лучевой литографии . «Это также позволит контролируемо изменять электронные состояния и квантовые эффекты , создавая подложки с различной топографией», — сказал он.

Поскольку зарядом можно управлять, чтобы течь в одном направлении, путь, по которому он следует, является моделью для одномерных систем. Якобсон сказал, что это можно использовать для изучения свойств одномерных квантовых систем, к которым нельзя получить доступ через скрученный графен.

«Представьте себе дорогу с одной полосой, по которой автомобили могут двигаться только в одном направлении», — сказал Гупта. «Автомобиль не может обогнать впереди идущего, поэтому трафик будет двигаться только тогда, когда все машины будут двигаться вместе.

«Это не так в 2D или когда у вас есть несколько полос движения, по которым могут проехать автомобили или электроны», — сказал он. «Как и в автомобилях, электроны в одномерной системе будут течь коллективно, а не по отдельности. Это делает одномерные системы особенными благодаря богатой неизведанной физике».

Гупта сказал, что было бы намного проще сформировать неровную подложку с помощью электронного луча, чем в настоящее время скручивать двумерные бислои графена или других гетероструктур, таких как hBN, менее чем с одной степенью точности.

«Более того, можно реализовать одномерные квантовые состояния, которые обычно недоступны при скручивании двухмерных бислоев», — сказал он. «Это позволит исследовать физические эффекты в 1D, которые до сих пор оставались в значительной степени неуловимыми».

Как выпуклости в 2D-материалах могут сгладить квантовые исследования



Новости партнеров