Материал, состоящий из двух один атом толщиной слоя углерода привлекла внимание физиков во всем мире своей интригующей … и потенциально применимые — проводящие свойства.
Доктор Фан Чжан, доцент кафедры физики в Школе естественных наук и математики в Университете штата Техас в Далласе, и физики, докторант Циюэ Ванга была опубликована статья, в июне с доктором Fengnian Ся группа в Йельском университете в природе фотоники, которая описывает, как способность витой бислоя графена проводят электрический ток изменяется в ответ на середине инфракрасного света.
От одного до двух слоев
Графен представляет собой одиночный слой атомов углерода, расположенных в плоском узором в виде пчелиных сот, где каждая шестиугольника, образованного шестью углеродными атомами в его вершинах. С первой изоляции графена в 2004 году, его уникальные свойства были интенсивно изучены учеными для использования в современных компьютерах, материалов и устройств.
Если два листа графена накладываются друг на друга, и один слой поворачивается таким образом, что слои слегка покосились, в результате чего физическая конфигурация, называемая витая бислоя графена, дает электронные свойства, которые существенно отличаются от тех, выставлены на один слой, один или два выровненных слоев.
«Графен вызывает интерес уже около 15 лет», — сказал Чжан. «Один слой-это интересно изучать, но если у нас есть два слоя, их взаимодействие должно оказывать гораздо богаче и интереснее физики. Вот почему мы хотим изучать системы бислоя графена».
Новое Поле Выходит
Если слои графена не выровнены, новый периодический дизайн в сетки возникает, так называемый муаровый узор. Муар-это тоже шестигранник, но он может быть составлен более чем на 10 000 атомов углерода.
«Угол, под которым двумя слоями графена криво-угол закрутки — крайне важно, чтобы электронные свойства материала,» сказал Ван. «Чем меньше угол поворота, тем больше муара периодичности.»
Необычные эффекты определенных углов закрутки на поведение электрона, были впервые предложены в статье в 2011 году доктор Алан Макдональд, профессор физики в Южно-Калифорнийский университет, и д-р Рафи Bistritzer. Чжан был свидетелем рождения этого поля в качестве докторанта в группе «МакДональдз».
«В то время, как другие на самом деле не обращал внимания на теорию, но теперь она стала, пожалуй, самой горячей темой в физике,» сказал Чжан.
В 2011 г. исследование Макдональда и Bistritzer предсказал, что электроны’ кинетическая энергия может исчезать в бислой графена криво так называемым «магическим углом» на 1,1 градуса. В 2018 году, исследователи из Массачусетского технологического института доказали эту теорию, установив, что взаимозачет двух слоев графена на 1,1 градуса, произведенного двумерного сверхпроводника, материала, который проводит электрический ток без сопротивления и без потерь энергии.
В, Чжан и Ван, ст. 2019 в науке достижений совместно с группой доктора Дженни Лау в Университете штата Огайо, показали, что при смещении на 0,93 градусов, витая бислоя графена обладает сверхпроводящими и изоляционные государств, тем самым значительно расширяя магическим углом.
«В нашей предыдущей работе, мы видели, как сверхпроводимость, а также изоляции. Вот отчего исследование витой бислоя графена такого жаркого поле — сверхпроводимость. Тот факт, что вы можете манипулировать чистого углерода в superconduct удивительно и беспрецедентно,» сказал Ван.
Новые находки Юта Даллас
В его самых последних исследований в природе фотоники, Чжан и его коллеги в Йельском университете исследовали, может ли и как закрутил бислоя графена взаимодействует с середины инфракрасного света, который люди не могут видеть, но могут обнаружить в виде тепла. «Взаимодействие света и вещества могут быть использованы во многих устройствах, например, преобразование солнечного света в электрическую энергию,» сказал Ван. «Почти каждый объект излучает инфракрасный свет, в том числе и людей, и этот свет может быть обнаружен устройствами».
Чжан физик-теоретик, так он и Ван задался целью выявить, как в середине инфракрасного света может влиять на проводимость электронов в витой бислоя графена. Их работы участвовали расчета поглощения света на основе зонной структуры муарового узора, понятие, которое определяет, как движутся электроны в материале квантово-механически.
«Существуют стандартные способы расчета зонная структура и поглощения света в обычный кристалл, но это искусственный кристалл, так что нам пришлось придумать новый способ,» сказал Ван. Используя ресурсы Техас продвинутый вычислительный центр, суперкомпьютер объект кампуса ut Остин, Ван рассчитаны зонная структура и показал, как материал поглощает свет.
В Йельском университете группой готовых устройств и побежал эксперименты, показывающие, что в средней инфракрасной фотопроводимости — увеличение проводимости из-за света, падающего … был необыкновенно сильный и крупнейший в угол поворота 1,8 градуса. Сильный фотопроводимости исчез на угол закручивания меньше, чем 0,5 градуса.
«Наши теоретические результаты не только совпавших с экспериментальными результатами, а также указал на механизм, который фундаментально связан с периодом муар, который сам подключается к угол скручивания между двумя слоями графена», — сказал Чжан.
Следующий Шаг
«Угол закрутки явно очень важную роль в определении свойств витой бислоя графена», — добавил Чжан. «Возникает вопрос: Можем ли мы применить это для настройки и других двумерных материалов, чтобы получить беспрецедентные возможности? Также, мы можем объединить фотопроводимости и сверхпроводимость в витой бислоя графена? Например, можно освещать вызывать или каким-то образом модулировать сверхпроводимости? Это будет очень интересно учиться».
«Это новый прорыв может обеспечить новый класс ИК-детекторов на основе графена с высокой чувствительностью,» сказал д-р Джо Цю, руководитель программы для твердотельной электроники и электродинамики в армии США исследования отделения (АРО), элемент армии США боевые возможности развития Командование Армии научно-исследовательской лаборатории. «Эти новые детекторы могут повлиять на приложения, такие как ночного видения, который имеет решающее значение для армии США.»
В дополнение к исследователям Йельского университета, других авторов вошли ученые из Национального института материаловедения в Японии. В АРО, Национальным научным фондом и Управлением военно-морских исследований поддержали исследование.
почувствуйте разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!