لایه های پیچ خورده ی MoS۲، مهندسی حالتهای جدید ماده را امکان پذیر میکند
تیمی از پژوهشگران آلمان، چین و ایالات متحده دریافتند که از دو لایه پیچ خورده MoS۲ میتوان برای کنترل مقیاسهای انرژی جنبشی در جامدات استفاده کرد. علاوه بر استفاده از زاویه ی چرخش برای کنترل خواص الکترونیکی مواد، پژوهشگران اکنون نیز ثابت کردهاند که الکترونهای موجود در MoS۲ میتوانند به طور مخرب تداخل ایجاد کرده و حرکت آنها را برای مسیرهای خاص متوقف کنند. این ویژگی مهندسی حالتهای مغناطیسی عجیب را ممکن میسازد.
پژوهش دانشمندان موسسه ماکس پلانک برای ساختار و پویایی ماده در هامبورگ، RWTH Aachen، دانشگاه کلن، آزمایشگاه مواد Songhan Lake، مرکز فیزیک کوانتومی محاسباتی (Computational Quantum Physics, CCQ) در نیویورک و دانشگاه پنسیلوانیا در Nature Communications منتشر شده است.( تحقق نوارهای تقریباً بدون پراکندگی با ناهمسانگردی اوربیتالی قوی از تداخل مخرب در پیچش دو لایه MoS۲)
در سالهای اخیر، مواد دو بعدی که در یک پیچ و تاب نسبی به یکدیگر پیچیده شده اند (معروف به "مواد واندر والس پیچ خورده")، پژوهش های مواد چگال را متحول کرده است. بسته به زاویه پیچش نسبی، شبکه های بلوری یک الگوی تداخل بزرگتر را تشکیل میدهند-الگوی moiré-که میتواند عملکردهای موج الکترونیکی در جامدات را تغییر دهد. لده شیان، نویسنده اصلی این مطالعه توضیح میدهد: "این مواد پیچ خورده جذاب هستند؛ زیرا میتوان از آنها برای مهندسی خواص الکترونیکی جدید با انعطافپذیری بیسابقه استفاده کرد. به این دلیل که زاویه چرخش راه موثری برای جلوگیری از تحرک الکترونها ارائه میدهد. "
اخیراً، این اثر با موفقیت برای نشان دادن ابررسانایی کنترل شده با زاویه چرخش، رفتار عایق و حتی پدیده های عجیبتر مانند فازهای کوانتومی ناهنجار هال به کار گرفته شد. این پیشرفت باعث انقلاب کار پژوهشی در مورد موضوع جذاب خواص مهندسی حالت جامد جدید با استفاده از پیچ و تاب شده است که بسیاری از آنها در MPSD پیشگام بوده اند. با این حال، اکنون تیم پژوهشی بین المللی یک ماده دو بعدی جدید را مرکز توجه قرار داده است: MoS۲ یا دی سولفید مولیبدن.
دومینیک کیسه، دانشجوی دکتری در دانشگاه کلن میگوید: "جنبه جدید و کاملاً شگفت انگیز در MoS۲ پیچ خورده این واقعیت است که تداخل کوانتومی میتواند خواص الکترونیکی جامدات را حتی بیشتر تغییر دهد. ما کشف کردیم که حداقل برای برخی از حالتهای الکترونیکی، حرکت الکترونها در MoS۲پیچ خورده میتواند به گونهای تداخل داشته باشد که آنها تقریباً به طور کامل حرکت خود را متوقف کنند. " این اثر جدید در صدر فرصتهای مهندسی ارائه شده توسط پیچاندن قرار میگیرد. این شبیه رفتارهایی است که در مدلهای نمونه اولیه مانند شبکه Lieb وجود دارد که در گذشته توجه فوق العادهای را به خود جلب کرده بود؛ اما تحقق آن در مواد جامد تا کنون دشوار بوده است. با استفاده از پیچ و تاب لایه های MoS۲ و تنظیم رژیم تحت سلطه همبستگی، دسترسی به حالتهای جدید ماده مانند انواع مغناطیس عجیب امکان پذیر میشود. این روش جدید و متفاوتی برای مهندسی خواص الکترونیکی است، همانطور که تیم تحقیق نشان دادهاست.
دانته کنس، استاد دانشگاه RWTH Aachen میگوید: "ما نشان دادیم که مهندسی moiré میتواند برای ارائه یک بستر مبتنی بر ماده متراکم برای گروه دیگری از مدلهای نمونه اولیه Hamiltonians استفاده شود. " روبیو ، مدیر نظریه MPSD میافزاید: با توجه به فراوانی مواد برای انتخاب، ممکن است بسیاری از جلوه های جدید هنوز در انتظار کشف باشند. این مواد آنقدر کاربردی هستند که انواع بسیار متفاوتی از خصوصیات الکترونیکی یا ساختاری، مقیاسهای اوربیت اسپین یا چرخش و شبکه های هندسی را نشان میدهند به طوری که ما به وضوح تنها در آغاز یک سفر طولانی و هیجان انگیز برای کشف پتانسیل کامل آنها هستیم. پژوهش این تیم، گامی مهم در این مسیر است. "
گردآورندگان: دکتر آدرینه ملک خاچاطوریان- مهندس ریحانه گودرزی
منبع:
https://nano-magazine.com/news/۲۰۲۱/۹/۲۷/twisted-layers-of-mos۲-enable-the-engineering-of-novel-states-of-matter
|