Výroba 2D kvantových materiálů pomocí zakřivených povrchů

Tato mikroskopická rotující spirála, která vykazuje zajímavé regulované supravodivé vlastnosti, byla „vypěstována“ umístěním listů dvojrozměrného materiálu pod mírně zakřivený substrát, přičemž nanočástice sklouzly pod. Uznání: Image Presentation by Song Jin Lab

Vědci z University of Wisconsin-Madison našli způsob, jak kontrolovat růst mikroskopických spirál z jednoho materiálu atom hustý

Kontinuální balíčky dvourozměrných materiálů vytvořené týmem vedeným profesorem chemie UW-Madisonem Song Jin Ini vytvářejí nové vlastnosti, které mohou vědci použít ke studiu kvantové fyziky na nanoskopech. Vědci dnes (23. října 2020) zveřejnili svou práci v časopise Journal Věda:,

„Prostě jsme si toho všimli. V posledních několika letech si vědci uvědomili, že když mezi atomovými vrstvami uděláte malé otáčky, obvykle několik stupňů, vytvoříte velmi zajímavé fyzikální vlastnosti, například netradiční supravodivost. „Například stočený materiál při nízkých teplotách zcela ztrácí elektrický odpor,“ říká devět. „Vědci považují tyto 2D kvantové materiály za„ twistroniku “.“

Standardní praxí při kroucení dvourozměrných struktur bylo skládat dva listy tenkého materiálu na sebe a pečlivě ručně ovládat úhel zakřivení mezi nimi, říká Yuzho Hao, postgraduální student a hlavní autor studie. Ale když vědci přímo pěstují tyto 2D materiály, nemohou ovládat úhel zakřivení, protože interakce mezi vrstvami jsou velmi slabé.

„Představ si na okamžik, že jsi byl transponován do karmického světa hraběte. „Pokud máte pružné prsty, můžete karty posouvat, ale naší výzvou je, jak zajistit, aby se atomové vrstvy kontrolovaně otáčely na nanoměřítku,“ říká Jin Nine.

Tým Jinn zjistil, jak řídit růst těchto zkroucených struktur v nanoměřítku přemýšlením mimo plochý prostor euklidovské geometrie.

Euklidova geometrie tvoří matematický základ světa, který známe. Umožňuje nám přemýšlet o světě v plynulých, přímých liniích a pravých úhlech. Naproti tomu neeuklidovská geometrie popisuje zakřivené prostory, ve kterých jsou čáry zakřivené a součet úhlů úhlů není 360 stupňů. Vědecké teorie vysvětlující kontinuitu kosmického času, jako je Einsteinova obecná relativita, používají jako základ neeuklidovskou geometrii. Když přemýšlí o krystalických strukturách mimo Euklidovu geometrii, Jinn říká, že vytváří vzrušující nové možnosti.

Ha aon և Jin nine vytvořil zkroucené spirály pomocí typu nedokonalosti rostoucích krystalů, který se nazývá šroubový posun. Po devět let Jin studoval růst krystalů z takového posunu a používal ho k vysvětlení například růstu nano-drátěných stromů. Ve 2D materiálech poskytují posuny elevaci zadních vrstev struktury, protože se otáčí jako parkovací rampa s celou vrstvou spojenou všemi vrstvami, čímž se vyrovná orientace každé vrstvy.

Poté, aby se rozrostla neeuklidovská spirální struktura a zkroutily spirály, tým Jin In změnil základnu, ze které spirály vyrostly. Místo růstu krystalů na rovném povrchu umístil nanočástice jako částice oxidu křemičitého pod střed haonu. Během procesu růstu částice narušuje hladký povrch a vytváří zakřivenou základnu pro růst 2D krystalů.

Tým zjistil, že namísto vyrovnávací spirály, kde okraj každé vrstvy leží rovnoběžně s předchozí vrstvou, tvoří 2D krystal spojitou, vícevrstvou spirálu, která se předvídatelně vine z jedné vrstvy do druhé. Úhel mezivrstvy je způsoben nesouladem plochých (euklidovských) 2D krystalů se zakřivenými (neeuklidovskými) povrchy, které na nich rostou.

Zhao je příkladem spirálové struktury rostoucí přímo na nanočástice za vzniku kuželové báze nazývané „pevná spirála“. Když struktura vyrůstá na nanočástice mimo střed, jako dům na okraji hory, jedná se o „nedefinovanou spirálu“. Vyvinul jednoduchý matematický model pro predikci úhlů zakřivení spirál na základě geometrické rovnice zakřiveného povrchu, jehož modelované spirály dobře zapadají do kultivovaných struktur.

Po počátečním objevu studoval profesor materiálových věd a inženýrství UW-Madison Paul Voles a jeho student, Chenyu hang-ang, spirály pod elektronovým mikroskopem, aby určili uspořádání atomů v těchto zkroucených spirálách. Jejich obrazy ukázaly, že atomy sousedních zkroucených vrstev tvoří vzor očekávaného překrytí, nazývaný vzor moiré, který dává lesklý, hedvábný lesk: zvlnění. Profesor John von Wright, profesor chemie v Emitros, jeho laboratoř provedla předběžné studie naznačující potenciál neobvyklých optických vlastností spirálních spirál.

Vědci použili dikalkogenidy přechodných kovů jako vrstvy spirál, ale myšlenka nezávisí na konkrétních materiálech, pokud se jedná o 2D materiály.

„Nyní se můžeme vrátit k racionálnímu modelu zakořeněnému v matematice a vytvořit hromadu těchto 2D vrstev s kontrolovaným rolovacím úhlem mezi každou vrstvou; jsou spojité,“ říká Ha Ao.

Přímá syntéza 2D materiálů nám umožní studovat novou kvantovou fyziku v těchto 2D „twistronických“ materiálech, které Jinn և a jeho kolegové vážně sledují.

Když uvidíte, že všechno perfektně zapadá do jednoduchého matematického modelu, pomyslíte si: „Páni, toto opravdu funguje,“ je důvod, proč pracujeme na výzkumu. Ten okamžik „Heuréky“, kdy si uvědomíte, že se právě učíte. „Něco, čemu dosud nikdo nerozuměl,“ říká Jin Nine.

Odkaz. „Yuzhou ha aoi, Chenyu hang angi, Daniel D. Koleri, ason Eason M. Schiller, John na S. Wright, Paul M. Woolsey և Song Jin Ini, „Laminované rotující spirály možné pro růst na neeuklidovských površích“ Věda:,
DOI: 10.1126 / science.abc4284:

Tuto práci podpořilo ministerstvo energetiky (granty DE-FG02-09ER46664 և E-FG02-08ER46547).

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Paleontologové řeší 150 let starou záhadu – a objevují novou skupinu hmyzu

Křídlo nového druhu Okanagrion hobani z fosilního naleziště McAbee v Britské Kolumbii je samoobslužným hmyzem nového podřádu Cephalozygoptera. Kredit: Copyright Zootaxa, použitý v...

„Houboví duchové“ chrání pokožku, látku před toxiny a zářením

Houboví duchové vznikají extrakcí biologického materiálu z buněk hub. Uznání: Nathan Gianneschi lab / Northwestern University Inspirován houbou, novou formou syntetického melaninu, který působí...

Vezmeme 2D materiály pro rotaci

Ilustrace konceptu výpočetní techniky Spintronic. Vědci z Ústavu fyziky vysokého tlaku na univerzitě v Tskubě vyvíjejí nový tranzistor disulfidu molybdenu, který vytváří obraz rotace elektronů,...

Dva astronauti. Dva dny otevřených dveří. Dvě nádherné krajiny.

23. května 2012 Dva astronauti. Otevřeno dva dny. Dva úžasné výhledy na střechu světa. Astronauti z Mezinárodní vesmírné stanice (ISS) pořídili tyto fotografie Himálaje,...

Mars, P Plejády, Jupiter, Saturn a další vrcholy vzdušného dozoru v březnu 2021

Co se děje v březnu? Mars S přáteli v noci je pár skvělých planet zpět ... V prvním nebo tak nějakém březnovém týdnu uvidíte Mars...

Newsletter

Subscribe to stay updated.