Kristallstrukturen i ett koldubbelskikt. Det lila yttre skiktet och det blå inre skiktet har vardera ett liknande arrangemang av kolatomer men roteras relativt varandra med bara några grader. Kredit:© 2021 Isobe et al.
Materialets beteende beror på faktorer inklusive materialets sammansättning och arrangemanget av dess molekylära delar. För första gången, forskare har hittat ett sätt att få kolnanorör att skapa moirémönster. Sådana strukturer kan vara användbara i materialforskning, speciellt inom området supraledande material.
Professor Hiroyuki Isobe från Institutionen för kemi vid University of Tokyo, och hans team skapar nanoskopiska materialstrukturer, främst från kol. Deras mål är att utforska nya sätt att skapa kolnanostrukturer och att hitta användbara tillämpningar för dem. Det senaste genombrottet från deras labb är en ny form av kolnanorör med ett specifikt arrangemang av atomer.
"Vi har framgångsrikt skapat olika typer av atomtjocka kolnanorör som självmonteras till komplexa strukturer, ", sa Isobe. "Dessa nanorör är gjorda av upprullade ark av kolatomer arrangerade hexagonalt. Vi gjorde breda och smala som passade inuti dem. Detta innebär att den resulterande komplexa rörstrukturen har en dubbelskiktad vägg. De hexagonala mönstren för dessa skikt är förskjutna så att de två skikten tillsammans skapar det som kallas ett moirémönster. Och detta är viktigt för materialforskare."
När du upprepar mönster över varandra, ett nytt resulterande mönster uppstår. Om du sedan flyttar ett av lagren, eller om du rör dig i förhållande till lagren, det resulterande mönstret kommer att ändras något, till exempel, om du tittar på en skärmdörr genom en nätgardin, eller om du håller två silar ihop. Lagets moirémönster uppstår när ett hexagonalt rutnät av kolatomer roteras något i förhållande till ett annat liknande hexagonalt rutnät.
Dessa mönster är inte bara för att visa; de kan genomsyra material med funktionella egenskaper. Två områden som särskilt kan dra nytta av de egenskaper som skapas här är syntetisk kemi, eftersom moiré-koldubbelskiktsrören kan vara utmanande men ändå attraktiva mål för molekylär självmontering, och supraledande material, vilket kan leda till ett generationssprång för elektriska enheter som kräver mycket mindre ström för att fungera och som skulle vara mycket mer kapabla än nuvarande enheter.
