2 डी-सामग्री की दो परतें खड़ी होती हैं, जो सामग्री के गुणों को प्रभावित करती हैं। क्रेडिट: एरिक ज़ुमाल्ट, लुकास लिन्हार्त
2 डी सामग्री ने सामग्री अनुसंधान में उछाल शुरू कर दिया है। अब यह पता चला है कि रोमांचक प्रभाव तब होते हैं जब दो ऐसी स्तरित सामग्री खड़ी हो जाती है और थोड़ा मुड़ जाती है।
सामग्री की खोज ग्राफीन, जिसमें कार्बन परमाणुओं की केवल एक परत होती है, एक वैश्विक दौड़ के लिए शुरुआती संकेत था: आज, तथाकथित “2 डी सामग्री” का उत्पादन किया जाता है, विभिन्न प्रकार के परमाणुओं से बना होता है। Atomically पतली परतों में अक्सर बहुत ही विशेष सामग्री गुण होते हैं जो पारंपरिक, मोटे पदार्थों में नहीं पाए जाते हैं।
अब अनुसंधान के इस क्षेत्र में एक और अध्याय जोड़ा जा रहा है: यदि इस तरह के दो 2 डी परतों को समकोण पर खड़ा किया जाता है, तो और भी नई संभावनाएँ पैदा होती हैं। जिस तरह से दो परतों के परमाणुओं का परस्पर संपर्क जटिल ज्यामितीय पैटर्न बनाता है, और ये पैटर्न टीयू वीन और टेक्सास विश्वविद्यालय (ऑस्टिन) के एक अनुसंधान दल के रूप में अब भौतिक गुणों पर निर्णायक प्रभाव डालते हैं, जो अब दिखाने में सक्षम हैं। फ़ोनों – परमाणुओं के जाली कंपन – उस कोण से काफी प्रभावित होते हैं जिस पर दो भौतिक परतें एक दूसरे के ऊपर रखी जाती हैं। इस प्रकार, ऐसी परत के छोटे घुमाव के साथ, कोई भौतिक गुणों को महत्वपूर्ण रूप से बदल सकता है।
Moiré प्रभाव
मूल विचार को दो फ्लाई स्क्रीन शीट्स के साथ घर पर आज़माया जा सकता है – या किसी अन्य नियमित मेष के साथ जो एक दूसरे के ऊपर रखा जा सकता है: यदि दोनों ग्रिड एक दूसरे के ऊपर पूरी तरह से बधाई हो, तो आप शायद ही ऊपर से बता सकते हैं यह एक या दो ग्रिड है। संरचना की नियमितता नहीं बदली है।
लेकिन अगर आप अब एक ग्रिड को एक छोटे कोण से मोड़ते हैं, तो ऐसे स्थान हैं जहां मेषों के ग्रिड पॉइंट्स मोटे तौर पर मेल खाते हैं, और अन्य स्थानों पर जहां वे नहीं करते हैं। इस तरह, दिलचस्प पैटर्न उभरता है – जो कि प्रसिद्ध मोइरे प्रभाव है।
Moiré- प्रभाव: दो ग्रिड स्टैक किए जाते हैं और मुड़ जाते हैं। यह जटिल पैटर्न की ओर जाता है। साभार: TU Wien
“आप दो भौतिक परतों के परमाणु अक्षांशों के साथ एक ही काम कर सकते हैं,” टीयू वेन में सैद्धांतिक भौतिकी के लिए संस्थान से डॉ। लुकास लिन्हार्ट कहते हैं। उल्लेखनीय बात यह है कि यह नाटकीय रूप से कुछ भौतिक गुणों को बदल सकता है – उदाहरण के लिए, ग्राफीन एक सुपरकंडक्टर बन जाता है यदि इस सामग्री की दो परतों को सही तरीके से संयोजित किया जाता है।
“हम मोलिब्डेनम डाइसल्फ़ाइड की परतों का अध्ययन करते हैं, जो कि ग्राफीन के साथ, शायद सबसे महत्वपूर्ण 2D सामग्रियों में से एक है,” प्रो फ्लोरियन लिबिक कहते हैं, जिन्होंने टीयू वीन में परियोजना का नेतृत्व किया था। “यदि आप इस सामग्री की दो परतें एक-दूसरे के ऊपर रखते हैं, तो तथाकथित वान डेर वाल्स बल इन दो परतों के परमाणुओं के बीच होते हैं। ये अपेक्षाकृत कमजोर ताकतें हैं, लेकिन ये पूरी प्रणाली के व्यवहार को पूरी तरह से बदलने के लिए पर्याप्त मजबूत हैं। ”
विस्तृत रूप से कंप्यूटर सिमुलेशन में, अनुसंधान दल ने इन कमजोर अतिरिक्त बलों के कारण नई बाईलेयर संरचना की क्वांटम यांत्रिक स्थिति का विश्लेषण किया, और यह दो परतों में परमाणुओं के कंपन को कैसे प्रभावित करता है।
रोटेशन का कोण मायने रखता है
“यदि आप दोनों परतों को एक-दूसरे के खिलाफ थोड़ा मोड़ते हैं, तो वान डेर वाल्स बल दोनों परतों के परमाणुओं को अपनी स्थिति को थोड़ा बदलने के लिए प्रेरित करते हैं,” डॉ। जियामिन क्वान, ऑस्टिन में यूटी टेक्सास से कहते हैं। उन्होंने टेक्सास में प्रयोगों का नेतृत्व किया, जिसने गणना के परिणामों की पुष्टि की: रोटेशन के कोण का उपयोग यह समायोजित करने के लिए किया जा सकता है कि सामग्री में परमाणु कंपन शारीरिक रूप से संभव है।
“सामग्री विज्ञान के संदर्भ में, इस तरह से फोनन कंपन पर नियंत्रण होना एक महत्वपूर्ण बात है,” लुकास लिनहार्ट कहते हैं, “यह तथ्य कि दो परतों को एक साथ जोड़कर 2 डी सामग्री के इलेक्ट्रॉनिक गुणों को पहले से ही जाना जा सकता था। लेकिन तथ्य यह है कि सामग्री में यांत्रिक दोलनों को भी इसके द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है जो अब हमारे लिए नई संभावनाओं को खोलता है। फ़ोनॉन और इलेक्ट्रोमैग्नेटिक गुण बारीकी से संबंधित हैं। सामग्री में कंपन के कारण, एक नियंत्रित तरीके से कई महत्वपूर्ण शरीर के प्रभावों में हस्तक्षेप हो सकता है। ” फ़ोनों के लिए प्रभाव के इस पहले वर्णन के बाद, शोधकर्ताओं ने अब सुपरकंडक्टिविटी जैसी महत्वपूर्ण घटनाओं के बारे में अधिक जानने की उम्मीद करते हुए, संयुक्त रूप से फ़ोनों और इलेक्ट्रॉनों का वर्णन करने की कोशिश की है।
भौतिक-भौतिक Moiré प्रभाव इस प्रकार 2D सामग्री के पहले से ही समृद्ध अनुसंधान क्षेत्र को और भी समृद्ध बनाता है – और पहले से अप्राप्य गुणों के साथ नई स्तरित सामग्री खोजने के लिए जारी रखने की संभावना को बढ़ाता है और काफी मौलिक गुणों के लिए प्रायोगिक मंच के रूप में 2D सामग्री के उपयोग को सक्षम बनाता है। ठोस।
संदर्भ: “पुनर्निर्माण एमओएस में फोनन का पुनर्जन्म२ जिमी क्वान, लुकास लिन्हार्ट, मियाओ-लिंग लिन, डेहुन ली, जिहंग ज़ू, चुन-युआन वांग, वेई-टिंग ह्स, जुहो चोई, जैकब एंबी, कार्टर यंग, तकाशी तानिगुची, केंजी वतनबे, चिह-कांग शिह-कांग शिह-कांग ” , केजी लाई, एलन एच। मैकडोनाल्ड, पिंग-हेंग टैन, फ्लोरियन लिबिक और ज़ियाओकिन ली, 22 मार्च 2021, प्रकृति सामग्री।
DOI: 10.1038 / s41563-021-00960-1
