TeYu Chien, en docent i fysik och astronomi vid University of Wyoming, och Dinesh Baral, en UW -doktorand, ledde forskning som använde skanningstunnelmikroskopi och spektroskopimätningar som tydligt avslöjar ett mycket mindre energigapvärde för ett van der Waals -material - kromstribromid. Deras arbete, nyligen publicerad online i tidningen Fysisk kemi Kemisk fysik , löst tidigare kontroversiella värden på energiklyftan, som baserades på olika optiska mätningar. Detta konstverk, skapad av Baral, kommer att användas av tidningen för omslaget till den kommande tryckupplagan. Upphovsman:Dinesh Baral
Tidigare kontroversiella värden på energiklyftan för ett van der Waals -material - kromstribromid - rapporterades baserat på olika optiska mätningar. En fakultetsmedlem från University of Wyoming och hans forskargrupp använde skanningstunnelmikroskopi och spektroskopimätningar som tydligt avslöjar ett mycket mindre energigapvärde och löste kontroversen.
"Våra resultat löste en lång kontrovers om en viktig materiell egenskap - materialgapet i materialet, "säger TeYu Chien, docent vid UW Institutionen för fysik och astronomi. "Våra skanningstunnelmikroskopi och spektroskopimätningar visade tydligt att energigapet är cirka 0,3 elektronvolt (eV), som är mycket mindre än de som mäts med optiska metoder, som varierade från 1,68 till 2,1 eV. "
Chien säger att hans lags data ytterligare förklarar de tidigare optiska mätningarna som övergångarna från olika lednings- och valensbandfunktioner snarare än att detektera materialgapet i materialet.
Van der Waals material består av starkt bundna tvådimensionella lager som är bundna i den tredje dimensionen genom svagare van der Waals krafter. Till exempel, grafit är ett van der Waals -material som i stor utsträckning används inom industrin inom elektroder, smörjmedel, fibrer, värmeväxlare och batterier. Van der Waals -krafternas karaktär mellan lagren gör att forskare kan använda skotsk tejp för att skala lagren till atomtjocklek.
Chien är motsvarande författare till ett papper, med titeln "Small Energy Gap Revealed in CrBr 3 genom att skanna tunnelspektroskopi, "som publicerades 8 december Fysisk kemi Kemisk fysik . Tidningen har valts ut i tidskriftens "heta artiklar, "en temasamling med det hetaste verket som publicerats i Fysisk kemi Kemisk fysik . Detta arbete kommer också att finnas på utsidan av omslaget till den kommande tryckupplagan.
Dinesh Baral, en UW -doktorand från Nepal, var huvudförfattare till tidningen. Han utförde experimentella arbeten med att skanna tunnelmikroskopi och spektroskopimätning, och dataanalys. Andra forskare som bidragit till uppsatsen är biträdande professor Jifa Tian, Professor Yuri Dahnovsky och Jinke Tang, en professor och avdelningsordförande, alla från UW:s institution för fysik och astronomi.
Doktorander involverade i forskningen inkluderade Zhuangen Fu och Aaron Wang, båda från Kina; Uppalaiah Erugu, i Indien; Rabindra Dulal och Narendra Shrestha, båda i Nepal; och Andrei Zadorozhnyi, av Ryssland.
Sedan den första isolerade grafen - atomtunn grafit - 2004, olika van der Waals -material med metallegenskaper, halvmetall, halvledare, isolator och superledare har bekräftats. De magnetiska van der Waals -materialen gick inte med i grafenfamiljen förrän 2017.
Krom trihalider är en familj av de viktigaste van der Waals magnetiska materialen och har använts för att undersöka potentialen för spintroniska applikationer, där elektronens magnetmoment används för beräkning och informationslagring snarare än att använda elektronernas laddningsegenskaper för konventionell elektronik.
Eftersom van der Waals-material har mycket svaga interskiktsinteraktioner och relativt starkare atom-till-atom-bindning mellan lagren, detta gör det möjligt för forskare att skala dem och stapla dem för valfri kombination av material med atomtjocklek.
"Denna skalning av van der Waals -materialen är som att skala skalen på lök, men på atomnivå, "Förklarar Baral.
Skanningstunnelmikroskopi och spektroskopi är ett avbildningsverktyg som kan mäta atomupplösta bilder, tillsammans med de elektroniska egenskaperna i den skalan. Kromstribromidflingor skalades av från bulk kristall till atomtunn tjocklek och överfördes till ett ledande substrat, såsom mycket orienterad pyrolytisk grafit, för studien.
"Förståelsen för kromtribromidens energiklyft löser den rådande kontroversen för det vetenskapliga samfundet, "Säger Chien." Det här är också nyckeln till att bättre kontrollera spintronics -enheter som involverar kromstribromid. "
Resultaten av studien kommer att ge forskare en bättre förståelse av detta viktiga material för applikationer inom spintronik och kvantmaterial, Säger Chien.
"Material med sådana egenskaper har potentiella tillämpningar inom teknik för att minimera storleken på elektroniska och spintroniska enheter mot atomnivå, " han säger.
