Петслойният графен с ромбоедрична подредба демонстрира съвсем неочаквани свойства
Учени от Масачузетския софтуерен институт (MIT) реализираха забележителен прогрес в региона на материалознанието, като трансфораха елементарния графит в материал с нови, неподозирани до момента свойства. Чрез уединяване на пет ултратънки пласта графит и подреждането им в избран ред откривателите съумяват да настроят материала по подобен метод, че той да демонстрира три значими качества, които не се срещат в естественото положение на материала.
„ Това е като еднократна помощ “, отбелязва Лонг Жу, доцент по физика в Масачузетския софтуерен институт (MIT) и началник на проучването, което е оповестено в Nature Nanotechnology на 5-ти октомври. „ Природата е цялостна с изненади, а ние нямахме визия, че графитът може да крие толкоз доста забавни неща “.
Изследването дава началото на нов клон на физиката, прочут като „ твистроника„. Графитът е формиран от графен – еднослойни листове въглерод, подредени в конструкция, наподобяваща пчелна пита. Графенът притегля значително внимание от страна на учените след неговото разкриване преди близо 20 години. Преди към пет години екип от Масачузетския софтуерен институт (MIT) откри, че подреждането на обособените листове графен под дребен ъгъл един по отношение на различен придава на материала нови напълно разнообразни свойства – от свръхпроводимост до магнетизъм.
В новото проучване Жу и сътрудниците му откриват забавни свойства на материала без никакво завъртане. Те са разкрили, че пет пласта графен, подредени в избрана поредност, разрешават на електроните да взаимодействат между тях, което основава предпоставки за появяването на новите свойства.
За отделянето на новия материал, наименуван петслоен ромбоиден графенов стек, е употребен нов вид микроскоп, създаден от Жу в Масачузетския софтуерен институт през 2021 година Този инструмент разрешава бързо и стопански дейно установяване на другите характерности на материалите в наномащаб.
С помощта на този микроскоп учените са търсили многослоен графен с доста акуратен модел на нареждане, прочут като ромбохедрален.
„ Има повече от 10 вероятни разновидността за нареждане, когато се премине към пет пласта, и ромбохедралният е единствено един от тях “, споделя Жу.
След като е избрана нужната поредност на пластовете, откривателите интегрират електроди в микроскопична конструкция, състояща се от предпазен пласт от боров нитрид, обхващащ ултратънък петслоен ромбохедрален графен. Това им дава опция да манипулират електрическото държание на материала посредством смяна на напрежението. Експериментите демонстрираха, че според от приложеното напрежение материалът може да прояви изолационни, магнитни или топологични свойства.
„ Открихме, че еднакъв материал може да бъде изолационен, магнитен или топологичен “, споделя Жу.
Топологичните материали разрешават на електроните да се движат свободно по ръбовете на материала, само че не и през средата, което прави ръба на материала съвършен проводник, а центъра – изолатор.
„ Нашата работа утвърждава ромбоидно подредения многослоен графен като извънредно регулируема и приспособима платформа за проучване на напълно нови благоприятни условия в региона на мощно корелираната и топологичната физика “, заключават Жу и неговите съавтори в Nature Nanotechnology.
