(Phys.org) – Forskare vid University of Manchester har visat hur de kan kontrollera egenskaperna hos staplar av tvådimensionella material, öppna möjligheter för nya, tidigare oanade elektroniska enheter.

Isoleringen av grafen vid universitetet 2004 ledde till upptäckten av många andra 2D-kristaller. Även om grafen har en oöverträffad uppsättning superlativ, dessa kristaller täcker ett stort antal egenskaper:från de mest ledande till isolerande, från transparent till optiskt aktiv.

Nästa steg är att kombinera flera av dessa kristaller i en 3D-stack. Den här vägen, man kan skapa "heterostrukturer" med nya funktionaliteter – kapabla att leverera applikationer än så länge bortom vetenskapsmäns och kommersiella partners fantasi.

De första exemplen på sådana heterostrukturer finns redan:tunneltransistorer, resonans tunneldioder, och solceller.

Skriver in Naturfysik , forskarna, ledd av Nobelpristagaren Sir Kostya Novoselov, visa att lager i sådana högar kan interagera starkt, som hjälper forskarna att lära sig hur man kontrollerar egenskaperna hos sådana heterostrukturer.

Genom att kontrollera den relativa orienteringen mellan grafen och underliggande bornitrid – ett av 2D-materialen och en utmärkt isolator – kan teamet rekonstruera grafenens kristallstruktur. Detta leder till skapandet av lokala stammar i grafen och till och med öppnande av ett bandgap, vilket kan vara användbart för funktionaliteten hos många elektroniska enheter.

Professor Novoselov sa:"Forskning om heterostrukturer tar fart, och sådana möjligheter att kontrollera egenskaperna hos heterostrukturer kan bli mycket användbara för framtida tillämpningar."

Doktorand Colin Woods, forskaren som utförde det stora flertalet av arbetet, sa:"Det var extremt spännande att se att egenskaperna hos grafen kan förändras så dramatiskt genom att helt enkelt vrida de två kristallerna bara en bråkdel av en grad.

"Rent generellt, den tidigare modellen som användes för att beskriva den typ av interaktion som har observerats i våra experiment beskriver endast det 1-dimensionella fallet, men även där producerar det mycket icke-triviala lösningar.

"Vi hoppas att vårt system kommer att driva den matematiska utvecklingen av modellen till två dimensioner, där ännu mer spännande matematik kan förväntas."