В прошлом году исследователи из США вызвали большой переполох, когда они показали, что вращение двух уложенных друг на друга слоев графена на «магический» угол 1.1 градус превращает графен в сверхпроводящее состояние – поразительный пример того, как комбинация атомарно тонких материалов может создавать совершенно новые электрические свойства.
Точное выравнивание
Ученые из Швейцарского института нанонаук и физического факультета Базельского университета продвинули эту концепцию на шаг вперед. Между двумя слоями нитрида бора они поместили слой графена, который часто служит для защиты чувствительной углеродной структуры.
При этом они очень точно выровняли слои с кристаллической решеткой графена.
Эффект, наблюдаемый физиками из группы профессора Кристиана Шоненбергера, широко известен как муаровый узор: когда два регулярных паттерна накладываются друг на друга, получается новый паттерн с более крупной периодической решеткой.
Новая трехслойная сверхрешетка
Луджун Ван, член школы SNI PhD и исследователь в команде Шоненбергера, также наблюдал эффекты такого типа сверхрешетки, когда он объединил слои нитрида бора и графена.
Атомы расположены гексагонально во всех слоях. Если они накладываются друг на друга, появляются более крупные регулярные узоры, размер которых зависит от угла между слоями.
Уже было показано, что это работает с двухслойной комбинацией графена и нитрида бора, но эффекты, связанные со вторым слоем нитрида бора, еще не были обнаружены.
Когда физики из Базеля экспериментировали с тремя слоями, между графеном и верхним и нижним слоями нитрида бора образовались две сверхрешетки соответственно. Наложение всех трех слоев создало надстройку еще большего размера, чем возможно с одним слоем.
Ученые очень заинтересованы в этих типах синтетических материалов, поскольку различные муаровые узоры могут использоваться для изменения или искусственного создания новых свойств электронного материала.
«Проще говоря, атомные структуры определяют поведение электронов в материале, и мы комбинируем различные естественные модели для создания новых синтетических материалов», – объясняет доктор. Андреас Баумгартнер, курировавший проект. «Теперь мы обнаружили эффекты в этих специально созданных электронных устройствах, которые совместимы с трехслойной надстройкой», – добавляет он.