Forskare vid University of Manchester har avslöjat intressanta fenomen när flera tvådimensionella material kombineras till van der Waals heterostrukturer (lagrade "smörgåsar" av olika material).

Dessa heterostrukturer jämförs ibland med legoklossar, där de enskilda blocken representerar olika atomärt tunna kristaller, som grafen, och staplas ovanpå varandra för att bilda nya enheter.

Publicerad i Vetenskapens framsteg , teamet fokuserade på hur de olika kristallerna börjar förändra varandras grundläggande egenskaper när de förs så nära varandra. Av särskilt intresse är när två kristaller matchar varandra och ett moirémönster bildas. Detta moirémönster har visat sig påverka en rad egenskaper i en ökande lista av 2D-material. Dock, vanligtvis, geometrin hos moirémönstret sätter en begränsning för effektens art och storlek.

Ett moirémönster beror på oöverensstämmelse och rotation mellan skikten av material, som ger ett geometriskt mönster som liknar ett kalejdoskop.

Teamet bröt denna begränsning genom att kombinera moirémönster till en sammansatt "supermoiré" i grafen, både inriktning mot substrat och inkapsling av hexagonal bornitrid. Forskarna visade karaktären hos dessa sammansatta super-moiré-gitter genom att visa bandstrukturmodifieringar i grafen i lågenergiregimen. Vidare, de föreslår att resultaten skulle kunna ge nya riktningar för forskning och tillverkning av enheter.

Zihao Wang och Colin Woods, tidningens författare, sa:"Under de senaste åren, moirémönster har gjort det möjligt att observera många spännande fysiska fenomen, från nya, långlivade excitoniska tillstånd, Hofstadters fjäril, och supraledning. Våra resultat tränger igenom den geometriska begränsningen för dessa system och ger därför nya möjligheter att se mer av sådan vetenskap, såväl som nya ansökningsmöjligheter."