• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Den magiska vinkeln av vridet grafen

    Två lager grafen överlagrade i en vinkel på 1,1 grader (den så kallade "magiska vinkeln") ger en moiré-effekt. Kredit:JC Charlier UCLouvain

    grafen, ett tvådimensionellt material som uteslutande består av kol, har avslöjat extraordinära egenskaper, inklusive termisk och elektrisk ledningsförmåga, genomskinlighet, och flexibilitet. När de kombineras, dessa egenskaper blir särskilt intressanta i en tid med pekskärmar och flexibel elektronik. "Till skillnad från 3D-material, grafen har en höjd reducerad till atomens yttersta dimension. Det är därför ett kolatomplan, " förklarar prof. Jean-Christophe Charlier, en specialist i nanoskopisk fysik vid Institute of Condensed Matter and Nanosciences of UCLouvain.

    I en studie publicerad i Natur , vetenskapsmannen och hans team dissekerade elektronernas beteende när två lager grafen överlagrade i en vinkel på 1,1 grader (den så kallade "magiska vinkeln") producerar en moiré-effekt. Väl känd för fotografer, målare och modespecialister, denna optiska effekt består av en figur som består av mörka och ljusa domäner som är resultatet av överlagringen av två gitter. "När två lager av grafen överlagras med denna magiska vinkel, de ger upphov till supraledning. De leder därför elektricitet utan motstånd, " säger professor Charlier.

    Den här egenskapen är mer än användbar för att transportera el utan att förlora energi. "Vi har visat att de två grafenplanen som vrids på detta sätt interagerar och leder till en omstrukturering av atomerna till domäner där elektroner är fångade och lokaliserade i rymden." Dock, per definition, elektroner tenderar att röra sig bort från varandra, stöts bort av sina respektive negativa laddningar. "För att begränsa deras interaktioner, elektronerna kan organisera sig genom att justera sin spin, vilket ger dem magnetiska egenskaper, eller genom att bilda en isolator, eller genom att para ihop för att producera supraledning." Det är det sista som inträffar i fallet med tvåskiktsgrafen vridet i den magiska vinkeln. Dessutom, forskarna har visat att fononer, atompartiklar som ansvarar för vibrationer i fasta material, är också fångade i de domäner som bildas av den tvinnade grafenen.

    Syntesen av nya 2D-material och observationen av de extraordinära egenskaper som kan härledas från dem har lett till en twistronics vurm som drivs av tanken på att en dag kunna skapa strukturer med de önskade egenskaperna 'sten för tegel,' " eller för att extrapolera kunskap som förvärvats om enkla material, som grafen, till mer komplexa material, möjliggör bättre kontroll eller prestanda för supraledande system i vardagen. Exempel inkluderar de supraledande spolarna i japanska magnetiska levitationståg (Maglev), som svävar ovanför rälsen, eller den supraledande magneten i magnetisk resonanstomografi (MRI) utrustning.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com