Още от детството сме свикнали с факта, че когато добавите една ябълка към друга, получавате две ябълки. Същото се случва с моливи, пишещи машини и балони. А във физиката това не е задължително. Ако донесете два филма с моноатомна дебелина, като графен, достатъчно близо до малко разстояние, получавате нов материал.
В този случай пак ще имаме два отделни обекта, които по принцип могат да бъдат изтеглени назад. Взаимодействието между тях се дължи на силите на ван дер Ваалс - сравнително слабо интератомно електромагнитно взаимодействие. Резултатът е нов материал (хетероструктура), свойствата на който се определят не толкова от химичния му състав, колкото от подредбата на слоевете. Дву- (или повече) слоев филм може да бъде огънат и усукан - и това също води до промяна във физическите му свойства.
Подобни експерименти се провеждат с графен от много години, но в този случай графенът не е много интересен. При условията, на които сме свикнали, тя няма забранена празнина, която превръща вещество в полупроводник; за създаването му са необходими специални усилия. Но, има и други материали.
В този случай изследователи от Университета в Шефилд (Обединеното кралство) използваха хетероструктури на ван дер Ваал, направени от дихалкогениди на преходните метали. Тук е подходящо малко отклонение. Халкогените са химични елементи от 16-та група на периодичната таблица: колона, започваща с кислород и сяра отгоре и завършваща с радиоактивен чернодробен мозък. Има много преходни метали, в ежедневието най-добре сме запознати с мед, молибден и цинк.
Изследователите съставят "сандвич" от слоеве молибденов дисиленид (MoSe2) и волфрамов дисулфат (WS2). Проводимостта на получения материал се променя периодично по същия начин, както ефектът от муара се появява върху две сгънати завеси от тюл.
Както каза професор Александър Тартаковски от Шефилдския университет, материалите влияят един върху друг и променят свойствата си един на друг и те трябва да се разглеждат като напълно нов метаматериал с уникални свойства, така че един плюс един не дава две. Учените откриха също, че степента на хибридизация е силно зависима от усукване на "сандвича", по време на който се променя разстоянието между атомните решетки на всеки слой.
„Установихме, че усукване на слоеве в хетероструктура създава нова надатомна периодичност, наречена муарова свръхрешетка“, казва Тартаковски. Моревата суперрешетка с период, зависим от усукване определя как хибридизират свойствата на два полупроводника."
Професор Тартаковски добави: „Появява се по-сложна картина на взаимодействието на атомно тънки материали във хетероструктурите на ван дер Ваал. Това е интересно, защото позволява достъп до широк спектър от свойства на материала, като променлива проводимост с възможност за усукване, оптични свойства, магнетизъм и др. Това може и ще се използва като нова степен на свобода при разработването на устройства, базирани на двуизмерни материали."
Промоционално видео:
Можете да прочетете подробностите в статия, публикувана в Nature.
Сергей Сисоев