Ginagawang madali ng Mga pattern ng Moiré na Madaling Tuklasin ang Hindi Inaasahang Mga Bagong Yugto ng pagkakabukod

Dalawang honeycomb tinirintas ang pagbuo ng pattern ng moire. Kredito: Microwave Nano-Electronics Laboratory, UC Riverside

Ang pag-aaral na pinangunahan ng UC Riverside ay nagmamasid sa mga hindi inaasahang yugto ng pagkakabukod sa pamamagitan ng paglalagay ng mga electron sa nakasalansan na solong mga layer ng 2D semiconductors.

Ang mga materyal na may labis na electron ay karaniwang conductor. Gayunpaman, ayon sa isang pag-aaral na isinagawa ng mga physicist sa University of California, Riverside, mga pattern ng moire – mga pattern ng panghihimasok na karaniwang nangyayari kapag ang isang bagay na may isang paulit-ulit na pattern ay inilalagay sa tuktok ng isa pa na may katulad na pattern – ay maaaring sugpuin ang koryenteng kondaktibiti.

Sa lab, gumawa ang mga mananaliksik ng isang solong layer ng tungsten disulfide (WSIka-2) sa isang solong tungsten diselenide (WSeIka-2) at ihanay ang dalawang mga layer upang lumikha ng mga malalaking pattern ng moire. Atomo sa parehong WSIka-2 at WSeIka-2 Ang mga layer ay nakaayos sa isang two-dimensional honeycomb lattice na may isang periodicity na mas mababa sa 1 nanometer o sa paulit-ulit na agwat. Ngunit kapag ang dalawang mga lattice ay nakahanay sa 0 o 60 degree, ang pinaghalo materyal ay lumilikha ng isang pattern ng moire na may isang mas higit na periodicity ng tungkol sa 8 nanometers. Ang kondaktibiti ng 2D system na ito ay nakasalalay sa kung gaano karaming mga electron ang inilalagay sa modelo ng moire.

“Kapag ang pattern ng moiré ay bahagyang napuno ng mga electron, nalaman namin na ang sistema ay nagpapakita ng maraming mga insulate na estado na taliwas sa kondaktibong kondaktibo na inaasahan mula sa maginoo na pag-unawa,” sabi ni Yongtao Cui, katulong na propesor ng pisika at astronomiya sa UC Riverside, na namuno sa mag aral. koponan “Ang mga porsyento ng pagpuno ay natagpuan na simpleng mga praksiyon tulad ng 1/2, 1/3, 1/4, 1/6, at iba pa. Ang mekanismo ng naturang mga insulate na estado ay ang malakas na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga electron na pumipigil sa paglipat ng mga electron sa lokal moire cells. Ang pag-unawa na ito ay upang makontrol ang conductivity. Maaari itong makatulong na bumuo ng mga bagong landas at matuklasan ang mga bagong materyales na superconducting. “

Mga resulta sa pag-aaral noong Pebrero 15, 2021 Likas na Physics.

Mga pattern ng Propesyon ng Moire Lattice

Mga pattern ng trabaho para sa iba’t ibang mga antas ng pananatili ng electron sa isang moire lattice. Kredito: Microwave Nano-Electronics Laboratory, UC Riverside

Ang mga pattern ng Moire na nilikha sa WS na pinaghalong materyalIka-2 at WSeIka-2 Maaaring maiisip na mayroong magkatulad na nakaayos na mga balon at tagaytay na hugis ng mga honeycomb.

“WSIka-2 at WSeIka-2 “Mayroong isang bahagyang hindi pagtutugma pagdating sa laki ng mesh, na ginagawang perpekto para sa paggawa ng mga pattern ng moire,” aniya. Bukod dito, ang pagpapares sa pagitan ng mga electron ay nagiging mas malakas, na nangangahulugang ang mga electron ay ‘nakikipag-usap sa isa’t isa’ habang gumagalaw sila sa pagitan ng mga burol at balon. “

Karaniwan, kapag ang isang maliit na bilang ng mga electron ay inilalagay sa isang layer ng 2D tulad ng WSIka-2 o WSeIka-2, magkaroon ng sapat na enerhiya upang maglakbay nang malaya at sapalaran, ginagawa ang konduktor ng system. Natuklasan ng lab ni Cui na ang moire cages ay nilikha gamit ang parehong WSs.Ika-2 at WSeIka-2Nagreresulta sa isang pana-panahong pattern, ang mga electron ay nagsisimulang mabagal at maitaboy ang bawat isa.

“Ang mga elektron ay hindi nais na manatiling malapit sa bawat isa,” sabi ni Xiong Huang, ang unang may-akda ng artikulo at isang mag-aaral ng doktor sa Cui’s Microwave Nano-Electronics Lab. “Kapag ang bilang ng mga electron ay sapat upang masakop ang bawat heiragon ng moiré, ang mga electron ay mananatiling naka-lock sa lugar at hindi na malayang makagalaw. Gumaganap ang system pagkatapos ng isang insulator. “

Inihalintulad ni Cui ang pag-uugali ng naturang mga electron sa panlipunang distansya sa panahon ng isang pandemik.

Xiong Huang at Yongtao Cui

Makikita sa litrato sina Xiong Huang (kaliwa) at Yongtao Cui. Kredito: Microwave Nano-Electronics Laboratory, UC Riverside

“Kung ang hexagons ay maituturing na mga bahay, hindi lahat ng mga electron ay lilipat sa loob at isa bawat bahay sa kapitbahayan,” aniya. “Kung wala kaming electron per hexagon, ngunit sa halip ay mayroong 95% hexagonal occupancy rate, kaya’t ang ilang kalapit na hexagon ay walang laman, kung gayon ang mga electron ay maaari pa ring gumalaw ng kaunti sa walang laman na mga cell. Kung gayon ang materyal ay hindi isang insulator. Kumikilos ito tulad ng isang mahina na konduktor. “

Ang kanyang lab ay nagawang pag-ayos ng bilang ng mga electron sa WS.Ika-2– WSeIka-2 Komposit ng sala-sala upang baguhin ang average na ratio ng pagpuno ng mga hexagon. Nalaman ng kanyang koponan na ang mga sitwasyon ng pagkakabukod ay nagaganap kung ang average na pananakop ay mas mababa sa isa. Halimbawa, para sa isang-ikatlong pananakop, ang mga electron ay sinakop ang parehong mga hexagon.

“Gamit ang pagkakatulad sa paglayo ng panlipunan sa halip na isang 6 na talampakan na paghihiwalay, mayroon ka na ngayong 10-paa na paghihiwalay,” sabi ni Cui. Samakatuwid, kapag ang isang elektron ay sumasakop sa isang heksagon, pinipilit nito ang lahat ng mga kalapit na hexagon na walang laman upang sumunod sa mas mahigpit na panuntunan sa distansya ng lipunan. Kapag ang lahat ng mga electron ay sumusunod sa panuntunang ito, bumubuo sila ng isang bagong pattern at sumakop sa isang katlo ng kabuuang mga hexagon, kung saan nawala ang kanilang kalayaan na lumipat muli, na nagreresulta sa isang estado ng pagkakabukod. “

Ipinapakita ng pag-aaral na ang mga magkatulad na pag-uugali ay maaaring mangyari para sa iba pang mga bahagi ng pananakop tulad ng 1/4, 1/2, at 1/6, bawat isa ay tumutugma sa isang iba’t ibang modelo ng trabaho.

Ipinaliwanag ni Cui na ang mga insulate na estado ay sanhi ng malakas na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga electron. Idinagdag pa niya na ito ang puwersang pagtulak sa Coulomb, na siyang puwersang nagtutulak sa pagitan ng dalawang positibo o dalawang negatibong pagsingil, na tinukoy ng batas ni Coulomb.

Idinagdag niya na sa mga materyal na 3D, ang mga malakas na pakikipag-ugnay sa elektron ay kilala na hahantong sa iba’t ibang mga eksotikong elektronikong yugto. Halimbawa, malamang na nag-aambag sila sa pagbuo ng hindi kinaugalian na superconductivity ng mataas na temperatura.

“Ang tanong na hindi pa rin natin masagot ay kung ang mga istrakturang 2D ng uri na ginagamit namin sa aming mga eksperimento ay maaaring gumawa ng superconductivity na may mataas na temperatura,” sabi ni Cui.

Susunod, susubukan ng kanyang pangkat na makilala ang lakas ng mga pakikipag-ugnay sa elektron.

“Ang lakas ng pakikipag-ugnayan ng mga electron higit sa lahat ay tumutukoy sa pagkakabukod estado ng system,” sabi ni Cui. “Interesado rin kami na magawang manipulahin ang lakas ng pakikipag-ugnay ng elektron.”

Sanggunian: “Mga nauugnay na kaso ng pagkakabukod sa mga praksyonal na pagpuno ng WSIka-2/ WSeIka-2 moiré cage ”, Xiong Huang, Tianmeng Wang, Shengnan Miao, Chong Wang, Zhipeng Li, Zhen Lian, Takashi Taniguchi, Kenji Watanabe, Satoshi Okamoto, Di Xiao, Su-Fei Shi at Yong-Tao Cui, Pebrero 15, 2021, Likas na Physics.
DOI: 10.1038 / s41567-021-01171-w

Sina Cui at Huang ay pinondohan ng National Science Foundation, isang Hellman Fellowship, at isang seed Grant mula sa SHINES.

Dinaluhan nina Tianmeng Wang, Shengnan Miao, Zhipeng Li, Zhen Lian, at Su-Fei Shi sa Rensselaer Polytechnic Institute sa New York; Chong Wang at Di Xiao ng Carnegie Mellon University sa Pennsylvania; Takashi Taniguchi at Kenji Watanabe ng National Institute of Materials Science sa Japan; at Satoshi Okamoto sa Oak Ridge National Laboratory sa Tennessee. Si Huang, T. Wang, Miao, at C. Wang ay pantay na nag-aambag sa pag-aaral.

Ang pamagat ng artikulong pananaliksik na “Associated Insulation Cases in Fractional Fillers ng WSIka-2/ WSeIka-2 Moire? Kulungan. “

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang lumalaking problema ng “malalim na heograpiya”

Ang maaaring mukhang isang imahe ng Tacoma ay talagang isang simulate na nilikha sa pamamagitan ng paglilipat ng mga biswal na imahe ng Beijing...

Bagong Milky Way Exterior Destroyers Bagong Sky Map ay Inilabas – Madilim na Mahalagang Mga Konsepto ay Maaaring Magbigay ng Bagong Eksperimento

Ang mga astronomo ay naglabas ng isang bagong celestial map ng Milky Way galaxy na pinakamalapit sa aming kalawakan. Kredito: NASA / JPL-Caltech...

Susunod na Generation Stable Pop-Up na Istraktura na inspirasyon ni Origami

Ni Harvard John A. Paulson School of Engineering at Applied Science Abril 22, 2021 Ang hindi masusunog na kanlungan na ito ay hindi natatakpan ng makapal...

Pinalitan ng DNA ang Y Chromosome na Nag-aambag ng Maikling Buhay na Buhay sa Mga Lipad ng Lalaki

Pagpapayaman ng Heterochromatin sa lahat ng mga chromosome. Immunofluorescence stain ng H3K9me3 sa male mitotic chromosome. Bar scale ay 50μm. Kredito:...

Pinapayagan ng mga polimer na kumakain ng polimer ang “biodegradable” na mga plastik na tunay na masusunog

Ang ginagamot na plastik (kaliwa) ay naghiwalay pagkatapos ng tatlong araw lamang sa karaniwang pag-aabono (kanan) at ganap na makalipas ang dalawang linggo. ...

Newsletter

Subscribe to stay updated.