La struttura cristallina di un doppio strato di carbonio. Lo strato esterno viola e lo strato interno blu hanno ciascuno una disposizione simile di atomi di carbonio ma sono ruotati l'uno rispetto all'altro di pochi gradi. Credito:© 2021 Isobe et al.
I comportamenti dei materiali dipendono da fattori tra cui la composizione del materiale e la disposizione delle sue parti molecolari. Per la prima volta, i ricercatori hanno trovato un modo per convincere i nanotubi di carbonio a creare modelli moiré. Tali strutture potrebbero essere utili nella ricerca sui materiali, in particolare nel campo dei materiali superconduttori.
Professor Hiroyuki Isobe del Dipartimento di Chimica dell'Università di Tokyo, e il suo team creano strutture di materiali nanoscopici, principalmente dal carbonio. Il loro scopo è esplorare nuovi modi per creare nanostrutture di carbonio e trovare applicazioni utili per loro. La scoperta più recente del loro laboratorio è una nuova forma di nanotubi di carbonio con una disposizione specifica degli atomi.
"Abbiamo creato con successo diversi tipi di nanotubi di carbonio dello spessore di un atomo che si autoassemblano in strutture complesse, " ha detto Isobe. "Questi nanotubi sono costituiti da fogli arrotolati di atomi di carbonio disposti esagonali. Ne abbiamo fatti di larghi e di stretti che si adattano al loro interno. Ciò significa che la complessa struttura del tubo risultante ha una parete a doppio strato. I motivi esagonali di questi strati sono sfalsati in modo tale che i due strati insieme creino quello che è noto come motivo moiré. E questo è significativo per i ricercatori sui materiali".
Quando i motivi ripetuti si sovrappongono l'uno all'altro, emerge un nuovo modello risultante. Se poi sposti uno dei livelli, o se ti sposti rispetto ai livelli, il modello risultante cambierà leggermente, Per esempio, se guardi una porta a zanzariera attraverso una tenda a rete, o se tieni insieme due setacci. I modelli moiré del team emergono quando una griglia esagonale di atomi di carbonio viene ruotata leggermente rispetto a un'altra griglia esagonale simile.
Questi modelli non sono solo per lo spettacolo; possono conferire ai materiali proprietà funzionali. Due aree che potrebbero beneficiare in particolare delle proprietà create qui sono la chimica sintetica, poiché i tubi a doppio strato di carbonio moiré potrebbero essere obiettivi impegnativi ma attraenti dell'autoassemblaggio molecolare, e materiali superconduttori, che potrebbe portare a un salto generazionale nei dispositivi elettrici che richiedono molta meno energia per funzionare e sarebbero molto più capaci dei dispositivi attuali.
