Sciencemag.cz
Doporučujeme
Vrstvy atomů grafenu nebo jiných 2D materiálů pootočené vůči sobě mají velmi zajímavé vlastnosti. Kromě pootáčení se k dosažení speciálního geometrického uspořádání dnes používá také kroucení vláken. Podle nové studie ale můžeme na míru navržená uspořádání atomů vytvářet i jednodušeji – materiál by mohl jít připravovat na nerovném povrchu.
Boris Yakobson a jeho kolegové z Rice University Sunny Gupta a Henry Yu tvrdí, že na površích se speciálně navrženou geometrií by se grafen (opět: nebo jiné 2D materiály…) mohl buď přímo vyrábět („pěstovat“, např. depozicí z par), nebo zde z předem připravených vrstev lisovat. Tímto způsobem by mělo jít získat nad elektrickými a magnetickými vlastnostmi materiálu velmi vysokou úroveň kontroly. Vzor na podkladovém substrátu lze navrhnout i prakticky vytvořit velmi přesně např. pomocí elektronové litografie. Naopak docílit přesně magického úhlu 1,1° ve dvojvrstvém grafenu je celkem obtížné, takto připravené vrstvy mají vysokou chybovost.
Autoři nové studie sestavili konkrétní modely nikoliv pro grafen, ale pro hexagonální nitrid bóru (hBN). Podle simulace hrbolatý povrch napíná mřížku atomů materiálu, což mu umožňuje vytvářet pseudoelektrická a pseudomagnetická pole a různorodé fyzikální efekty podobné těm, které se vyskytují u zkroucených materiálů/pootočených dvojvrstev. Tyto speciální vlastnosti by měly být nejlépe patrné v určitých pruzích (1D pásech). V těchto pruzích se pak elektrony mohou pohybovat pouze kolektivně (cca: aby se elektron mohl pohnout, musí se pohnout ten před ním). 1D systémy mají bohatou a dosud málo prozkoumanou fyziku, ve dvouvrstvém grafenu neexistují; předností zvlněných 2D materiálů je tedy i to, že umožní další výzkum a testy tímto směrem.
Plochý hexagonální nitrid bóru je izolant, v nové firmě se má chovat jako polovodič.
Vše výše popsané je ale třeba vyzkoušet i prakticky, výsledky jsou založené dosud jen na modelech a simulacích…
1D pásy se speciálními vlastnostmi vznikající na zvlněném povrchu hexagonálního nitridu bóru. Credit: Yakobson Research Group, Rice University
Sunny Gupta et al, Designing 1D correlated-electron states by non-Euclidean topography of 2D monolayers, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-30818-2
Zdroj: Rice University / Phys.org
