Kopš bērnības mēs esam pieraduši pie tā, ka, pievienojot vienu ābolu otram, jūs saņemat divus ābolus. Tas pats notiek ar zīmuļiem, rakstāmmašīnām un baloniem. Un fizikā tas ne vienmēr notiek. Ja jūs atverat divas filmas ar monoatomisku biezumu, piemēram, grafēnu, pietiekami tuvu nelielā attālumā, jūs iegūstat jaunu materiālu.
Šajā gadījumā mums joprojām būs divi atsevišķi objekti, kurus principā var vilkt atpakaļ. To mijiedarbība ir saistīta ar van der Waals spēkiem - samērā vāju starpatomu elektromagnētisko mijiedarbību. Rezultāts ir jauns materiāls (heterostruktūra), kura īpašības nosaka ne tik daudz tā ķīmiskais sastāvs, cik slāņu izvietojums. Divu (vai vairāku) slāņu plēvi var saliekt un savīt - un tas arī rada izmaiņas tā fizikālajās īpašībās.
Līdzīgi eksperimenti ilgus gadus tika veikti ar grafēnu, taču grafēns šajā gadījumā nav īpaši interesants. Apstākļos, pie kādiem mēs esam pieraduši, tajā nav aizliegtu spraugu, kas vielu pārvērš pusvadītājā, lai to izveidotu, ir jāpieliek īpašas pūles. Bet ir arī citi materiāli.
Šajā gadījumā pētnieki no Šefīldas universitātes (Lielbritānija) izmantoja van der Waals heterostruktūras, kas izgatavotas no pārejas metāla dichalcogenides. Šeit ir piemērota neliela novirze. Halogēni ir periodiskās tabulas 16. grupas ķīmiskie elementi: kolonna, kas sākas ar skābekli un sēru no augšas un beidzas ar radioaktīvu aknmoriju. Pārejas metālu ir daudz, ikdienas dzīvē mēs visvairāk pazīstam varu, molibdēnu un cinku.
Pētnieki salika molibdēna disilenīda (MoSe2) un volframa disulfāta (WS2) slāņu "sviestmaizi". Iegūtā materiāla vadītspēja periodiski mainās tāpat kā moire efekts parādās uz diviem salocītiem tilla aizkariem.
Kā teica Šefīldas universitātes profesors Aleksandrs Tartakovskis, materiāli ietekmē viens otru un maina viens otra īpašības, un tie jāuzskata par pilnīgi jaunu metamateriālu ar unikālām īpašībām, tāpēc viens plus viens nedod divus. Zinātnieki arī atklāja, ka hibridizācijas pakāpe ir ļoti atkarīga no "sviestmaizes" sagriešanās, kuras laikā mainās attālums starp katra slāņa atomu režģiem.
“Mēs atklājām, ka, savijot slāņus heterostruktūrā, tiek radīts jauns supraatomisks periodiskums, ko sauc par purva virslīgu,” saka Tartakovskis. Moire virslice ar no līkuma atkarīgu periodu nosaka, kā hibridizējas divu pusvadītāju īpašības."
Profesors Tartakovskis piebilda: “Izveidojas sarežģītāka aina par atomu plānu materiālu mijiedarbību van der Waals heterostruktūrās. Tas ir interesanti, jo tas ļauj piekļūt visdažādākajām materiāla īpašībām, piemēram, ar savijamu mainīgu vadītspēju, optiskām īpašībām, magnētismu utt. To var un izmantos kā jaunas brīvības pakāpes tādu ierīču izstrādē, kuru pamatā ir divdimensiju materiāli.”
Reklāmas video:
Sīkāku informāciju varat izlasīt rakstā, kas publicēts Nature.
Sergejs Sysoevs