Fin dall'infanzia, siamo abituati al fatto che quando aggiungi una mela all'altra, ottieni due mele. La stessa cosa accade con matite, macchine da scrivere e palloncini. E in fisica questo non è necessariamente il caso. Se porti due pellicole di spessore monoatomico, come il grafene, abbastanza vicine a una piccola distanza, ottieni un nuovo materiale.
In questo caso, avremo ancora due oggetti separati, che, in linea di principio, possono essere ritirati. L'interazione tra loro è dovuta alle forze di van der Waals, un'interazione elettromagnetica interatomica relativamente debole. Il risultato è un nuovo materiale (eterostruttura), le cui proprietà sono determinate non tanto dalla sua composizione chimica quanto dalla disposizione degli strati. Un film a due (o più) strati può essere piegato e attorcigliato - e questo porta anche a un cambiamento nelle sue proprietà fisiche.
Esperimenti simili sono stati condotti sul grafene per molti anni, ma il grafene in questo caso non è molto interessante. Nelle condizioni a cui siamo abituati, non ha uno spazio proibito che trasforma una sostanza in un semiconduttore; sono necessari sforzi speciali per crearlo. Ma ci sono altri materiali.
In questo caso, i ricercatori dell'Università di Sheffield (Gran Bretagna) hanno utilizzato eterostrutture di van der Waals fatte di dichalcogenides di metalli di transizione. Una piccola digressione è appropriata qui. I calcogeni sono elementi chimici del 16 ° gruppo della tavola periodica: una colonna che inizia con ossigeno e zolfo dall'alto e termina con livermorio radioattivo. Ci sono molti metalli di transizione, nella vita di tutti i giorni abbiamo più familiarità con rame, molibdeno e zinco.
I ricercatori hanno messo insieme un "sandwich" di strati di disileniuro di molibdeno (MoSe2) e disolfato di tungsteno (WS2). La conduttività del materiale risultante cambia periodicamente allo stesso modo dell'effetto moiré su due tende di tulle piegate.
Come ha affermato il professor Alexander Tartakovsky dell'Università di Sheffield, i materiali si influenzano a vicenda e cambiano le proprietà a vicenda, e dovrebbero essere visti come un metamateriale completamente nuovo con proprietà uniche, quindi uno più uno non ne dà due. Gli scienziati hanno anche scoperto che il grado di ibridazione dipende fortemente dalla torsione del "sandwich", durante il quale cambia la distanza tra i reticoli atomici di ogni strato.
"Abbiamo scoperto che la torsione degli strati in un'eterostruttura crea una nuova periodicità sovraatomica chiamata super reticolo moiré", afferma Tartakovsky. Un super reticolo moiré con un periodo dipendente dalla torsione determina il modo in cui si ibridano le proprietà di due semiconduttori ".
Il professor Tartakovsky ha aggiunto: “Sta emergendo un quadro più complesso dell'interazione di materiali atomicamente sottili nelle eterostrutture di van der Waals. Ciò è interessante perché consente l'accesso a un'ampia gamma di proprietà dei materiali, come conduttività variabile regolabile in torsione, proprietà ottiche, magnetismo, ecc. Questo può e sarà utilizzato come nuovi gradi di libertà nello sviluppo di dispositivi basati su materiali bidimensionali.
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Potete leggere i dettagli in un articolo pubblicato su Nature.
Sergey Sysoev