莫尔效应：如何扭曲令人兴奋的新材料特性

时间：2022-06-12 14:25:04 来源：

二维材料的两层堆叠在一起，这会影响材料的属性。

2D材料引发了材料研究的热潮。现在证明，当将两种这样的分层材料堆叠并稍微扭曲时，会产生令人兴奋的效果。

仅由一层碳原子组成的材料石墨烯的发现是全球种族的起始信号：如今，由不同类型的原子制成的所谓“ 2D材料”已经生产出来。原子薄层通常具有非常特殊的材料性能，而常规的较厚材料则没有。

现在，正在向该研究领域添加另一章：如果两个这样的2D层以直角堆叠，则会出现更多新的可能性。TU Wien和德克萨斯大学（Austin）的研究小组现已证明，两层原子相互作用的方式会形成复杂的几何图案，并且这些图案对材料性能具有决定性的影响。声子-原子的晶格振动-受到两个材料层相互叠置的角度的显着影响。因此，通过这样一层的微小旋转，就可以显着改变材料的性能。

莫尔效应

基本想法可以在家里用两块防蝇网试穿，也可以在任何其他可以相互叠置的常规网眼中试用：如果两个网格完全重叠在一起，则很难从上方分辨出它是一个还是两个网格。结构的规律性没有改变。

但是，如果现在将其中一个栅格旋转一个小角度，则某些地方的网格的栅格点大致匹配，而其他地方则不匹配。这样，就会出现有趣的图案-这就是众所周知的莫尔效应。

莫尔效应：两个栅格堆叠并扭曲。这导致了复杂的模式。

“您可以用两个材料层的原子晶格做完全相同的事情，”维也纳大学理论物理研究所的卢卡斯·林哈特博士说。值得注意的是，这可以显着改变某些材料的特性-例如，如果以正确的方式将这种材料的两层组合在一起，石墨烯将成为超导体。

“我们研究了二硫化钼层以及石墨烯，二硫化钼层可能是最重要的2D材料之一，”维也纳工业大学项目负责人Florian Libisch教授说。“如果将这种材料的两层彼此叠加，那么在这两层原子之间就会发生所谓的范德华力。这些是相对较弱的力量，但它们足够强大，可以完全改变整个系统的行为。”

在详尽的计算机模拟中，研究小组分析了由这些弱附加力引起的新双层结构的量子力学状态，以及这如何影响两层原子的振动。

旋转角度很重要

“如果将这两个层稍微扭曲在一起，范德华力会导致这两个层的原子稍微改变其位置，”来自奥斯汀德克萨斯州UT的Jiamin Quan博士说。他在得克萨斯州进行了实验，证实了计算结果：旋转角度可用于调整材料中物理上可能发生的原子振动。

卢卡斯·林哈特（Lukas Linhart）表示：“在材料科学方面，以这种方式控制声子振动是很重要的，以前人们已经知道2D材料的电子特性可以通过将两层结合在一起来改变这一事实。但是，由此也可以控制材料中的机械振动这一事实为我们开辟了新的可能性。声子与电磁性能密切相关。因此，通过材料中的振动，人们可以以一种控制的方式干预重要的多体效应。”在首次描述了声子的作用之后，研究人员现在试图描述声子和电子的结合，希望了解有关超导等重要现象的更多信息。

因此，材料物理的摩尔纹效应使本来就已经丰富的2D材料研究领域更加丰富了-并增加了继续寻找以前无法获得的新的层状材料的机会，并使2D材料可以用作具有相当基本特性的实验平台固体。

参考：“重构的MoS2莫尔条纹超晶格中的Phonon重整化”，作者：贾敏泉，卢卡斯·林哈特，林妙玲，李大勋，朱继航，王纯元，许伟婷，蔡俊浩，雅各布·恩贝利，卡特·杨，卡特·杨，高谷谷口渡边，施志刚，赖克治，艾伦·麦克唐纳，谭平恒，弗洛里安·利比施和李小琴，2021年3月22日，自然材料.DOI：
10.1038 / s41563-021-00960-1

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