Prylar är inställda på att bli flexibla, mycket effektiv och mycket mindre, efter ett genombrott i att mäta tvådimensionella "under"-material av University of Warwick.

Dr Neil Wilson vid institutionen för fysik har utvecklat en ny teknik för att mäta de elektroniska strukturerna i staplar av tvådimensionella material – platta, atomärt tunn, mycket ledande, och extremt starka material - för första gången.

Flera staplade lager av 2D-material – kända som heterostrukturer – skapar högeffektiva optoelektroniska enheter med ultrasnabb elektrisk laddning, som kan användas i nanokretsar, och är starkare än material som används i traditionella kretsar.

Olika heterostrukturer har skapats med hjälp av olika 2-D-material – och att stapla olika kombinationer av 2-D-material skapar nya material med nya egenskaper.

Dr Wilsons teknik mäter de elektroniska egenskaperna för varje lager i en stack, tillåta forskare att etablera den optimala strukturen för de snabbaste, den mest effektiva överföringen av elektrisk energi.

Tekniken använder den fotoelektriska effekten för att direkt mäta elektronernas rörelsemängd inom varje lager och visar hur detta förändras när lagren kombineras.

Förmågan att förstå och kvantifiera hur 2D-materialheterostrukturer fungerar - och att skapa optimala halvledarstrukturer - banar väg för utveckling av högeffektiva nanokretsar, och mindre, flexibel, mer bärbara prylar.

Solenergi kan också revolutioneras med heterostrukturer, eftersom de atomärt tunna skikten möjliggör stark absorption och effektiv kraftomvandling med en minimal mängd fotovoltaiskt material.

Dr Wilson kommenterar arbetet:"Det är oerhört spännande att kunna se, för första gången, hur interaktioner mellan atomärt tunna lager förändrar deras elektroniska struktur. Detta arbete visar också vikten av ett internationellt synsätt på forskning; vi hade inte kunnat uppnå detta resultat utan våra kollegor i USA och Italien. "

Dr Wilson arbetade med att formulera tekniken i samarbete med kollegor i teorigrupperna vid University of Warwick och University of Cambridge, vid University of Washington i Seattle, och Elettra-ljuskällan, nära Trieste i Italien.

För att förstå hur interaktioner mellan atomskikten förändrar deras elektroniska struktur krävdes hjälp av beräkningsmodeller utvecklade av Dr Nick Hine, också från Warwicks institution för fysik.