- 9,785
- 18
- 8 Ноя 2022
Исследователи достигли невиданных свойств, изменяя укладку атомов.
Ученые из Массачусетского технологического института ( MIT ) достигли значительного прогресса в материаловедении, преобразовав обыденный графит в материал с новыми, ранее не наблюдавшимися свойствами. Изолировав пять ультратонких слоев графита и расположив их в определенном порядке, исследователи смогли настроить материал так, чтобы он проявлял три важных качества, которые не встречаются в естественном состоянии этого материала.
"Это похоже на универсальный магазин," отмечает Лонг Жу, ассистент кафедры физики MIT и руководитель исследования, результаты которого Для просмотра ссылки Войдиили Зарегистрируйся в журнале Nature Nanotechnology 5 октября. "Природа полна неожиданностей, и мы даже не подозревали, что графит может скрывать в себе столько интересного."
Исследование дало толчок развитию нового направления в физике, известного как "твистроника". Графит состоит из графена — однослойных листов углерода, уложенных в структуру, напоминающую пчелиные соты. Графен привлекает значительное внимание ученых с момента его открытия около 20 лет назад. Около пяти лет назад команда из MIT обнаружила, что укладка отдельных листов графена под небольшим углом друг к другу придает материалу новые свойства, от сверхпроводимости до магнетизма.
В новом исследовании Жу и его коллеги обнаружили интересные свойства материала без какого-либо скручивания. Они выяснили, что пять слоев графена, уложенных в определенной последовательности, позволяют электронам взаимодействовать друг с другом, что и создает условия для проявления новых свойств.
Для выделения нового материала, названного пентаслоистым ромбоэдрическим стеком графена, был использован новый тип микроскопа, разработанный Жу в MIT в 2021 году. Этот инструмент позволяет быстро и экономично определять различные характеристики материалов на наноуровне.
Используя этот микроскоп, ученые искали многослойный графен с очень точной укладкой, известной как ромбоэдрическая. "Существует более 10 возможных вариантов укладки при переходе к пяти слоям, и ромбоэдрическая — это только один из них," говорит Жу.
<span style="font-family: var(--ui-font-family-primary, var(--ui-font-family-helvetica));">После того как была определена необходимая последовательность слоев, исследователи интегрировали электроды в микроскопическую конструкцию, состоящую из защитного слоя нитрида бора, охватывающего ультратонкий пятислойный ромбоэдрический графен. Это позволило им манипулировать электрическими характеристиками материала, изменяя напряжение. В ходе экспериментов было выявлено, что в зависимости от приложенного напряжения материал может демонстрировать изоляционные, магнитные или топологические свойства.</span>
"Мы обнаружили, что материал может быть изолятором, магнитным или топологическим," говорит Жу. Топологические материалы позволяют электронам свободно перемещаться вдоль краев материала, но не через его середину, делая край материала идеальным проводником, а центр — изолятором.
"Наша работа устанавливает ромбоэдрически уложенный многослойный графен как высоко настраиваемую платформу для изучения новых возможностей в области сильно коррелированной и топологической физики," заключают Жу и его соавторы в Nature Nanotechnology.
Ученые из Массачусетского технологического института ( MIT ) достигли значительного прогресса в материаловедении, преобразовав обыденный графит в материал с новыми, ранее не наблюдавшимися свойствами. Изолировав пять ультратонких слоев графита и расположив их в определенном порядке, исследователи смогли настроить материал так, чтобы он проявлял три важных качества, которые не встречаются в естественном состоянии этого материала.
"Это похоже на универсальный магазин," отмечает Лонг Жу, ассистент кафедры физики MIT и руководитель исследования, результаты которого Для просмотра ссылки Войди
Исследование дало толчок развитию нового направления в физике, известного как "твистроника". Графит состоит из графена — однослойных листов углерода, уложенных в структуру, напоминающую пчелиные соты. Графен привлекает значительное внимание ученых с момента его открытия около 20 лет назад. Около пяти лет назад команда из MIT обнаружила, что укладка отдельных листов графена под небольшим углом друг к другу придает материалу новые свойства, от сверхпроводимости до магнетизма.
В новом исследовании Жу и его коллеги обнаружили интересные свойства материала без какого-либо скручивания. Они выяснили, что пять слоев графена, уложенных в определенной последовательности, позволяют электронам взаимодействовать друг с другом, что и создает условия для проявления новых свойств.
Для выделения нового материала, названного пентаслоистым ромбоэдрическим стеком графена, был использован новый тип микроскопа, разработанный Жу в MIT в 2021 году. Этот инструмент позволяет быстро и экономично определять различные характеристики материалов на наноуровне.
Используя этот микроскоп, ученые искали многослойный графен с очень точной укладкой, известной как ромбоэдрическая. "Существует более 10 возможных вариантов укладки при переходе к пяти слоям, и ромбоэдрическая — это только один из них," говорит Жу.
<span style="font-family: var(--ui-font-family-primary, var(--ui-font-family-helvetica));">После того как была определена необходимая последовательность слоев, исследователи интегрировали электроды в микроскопическую конструкцию, состоящую из защитного слоя нитрида бора, охватывающего ультратонкий пятислойный ромбоэдрический графен. Это позволило им манипулировать электрическими характеристиками материала, изменяя напряжение. В ходе экспериментов было выявлено, что в зависимости от приложенного напряжения материал может демонстрировать изоляционные, магнитные или топологические свойства.</span>
"Мы обнаружили, что материал может быть изолятором, магнитным или топологическим," говорит Жу. Топологические материалы позволяют электронам свободно перемещаться вдоль краев материала, но не через его середину, делая край материала идеальным проводником, а центр — изолятором.
"Наша работа устанавливает ромбоэдрически уложенный многослойный графен как высоко настраиваемую платформу для изучения новых возможностей в области сильно коррелированной и топологической физики," заключают Жу и его соавторы в Nature Nanotechnology.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
