Te Yu Chien, un professore associato di fisica e astronomia dell'Università del Wyoming, e Dinesh Baral, uno studente laureato UW, ha condotto una ricerca che ha utilizzato la microscopia a effetto tunnel a scansione e le misurazioni spettroscopiche che rivelano chiaramente un valore di gap energetico molto più piccolo di un materiale di van der Waals:il tribromuro di cromo. Il loro lavoro, recentemente pubblicato online sulla rivista Chimica Fisica Fisica Chimica , risolti i valori precedentemente controversi del gap energetico, che si basavano su varie misurazioni ottiche. Questa opera d'arte, creato da Baral, sarà utilizzato dalla rivista per la copertina della sua prossima edizione cartacea. Attestazione:Dinesh Baral
I valori precedentemente controversi del gap energetico di un materiale di van der Waals, il tribromuro di cromo, sono stati riportati sulla base di varie misurazioni ottiche. Un membro della facoltà dell'Università del Wyoming e il suo team di ricerca hanno utilizzato la microscopia a scansione di tunnel e le misurazioni della spettroscopia che rivelano chiaramente un valore del gap energetico molto più piccolo e hanno risolto la controversia.
"I nostri risultati hanno risolto una lunga controversia su un'importante proprietà del materiale:il divario energetico del materiale, "dice TeYu Chien, professore associato presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia della UW. "Le nostre misurazioni di microscopia a effetto tunnel e spettroscopia a scansione hanno rivelato chiaramente che il gap energetico è di circa 0,3 elettronvolt (eV), che è molto più piccolo di quelli misurati con metodi ottici, che variava da 1,68 a 2,1 eV."
Chien afferma che i dati del suo team spiegano ulteriormente che quelle precedenti misurazioni ottiche erano le transizioni da varie caratteristiche della banda di valenza e di conduzione piuttosto che rilevare il divario energetico del materiale.
I materiali di Van der Waals sono costituiti da strati bidimensionali fortemente legati che sono legati nella terza dimensione da forze di van der Waals più deboli. Per esempio, la grafite è un materiale van der Waals ampiamente utilizzato nell'industria negli elettrodi, lubrificanti, fibre, scambiatori di calore e batterie. La natura delle forze di van der Waals tra gli strati consente ai ricercatori di utilizzare lo scotch per sbucciare gli strati in uno spessore atomico.
Chien è l'autore corrispondente di un articolo, intitolato "Piccolo divario energetico rivelato in CrBr 3 mediante spettroscopia a tunnel di scansione, " che è stato pubblicato l'8 dicembre in Chimica Fisica Fisica Chimica . Il documento è stato selezionato tra gli "articoli caldi, " una raccolta a tema con i lavori più interessanti pubblicati in Chimica Fisica Fisica Chimica . Questo lavoro sarà presente anche sulla copertina esterna della prossima edizione cartacea.
Dinesh Baral, uno studente laureato UW dal Nepal, è stato l'autore principale del documento. Ha svolto i lavori sperimentali sulla microscopia a effetto tunnel e sulla misura spettroscopica, e analisi dei dati. Altri ricercatori che hanno contribuito al documento sono l'assistente professore Jifa Tian, Professor Yuri Dahnovsky e Jinke Tang, un professore e presidente di dipartimento, tutti dal Dipartimento di Fisica e Astronomia dell'UW.
Gli studenti laureati coinvolti nella ricerca includevano Zhuangen Fu e Aaron Wang, entrambi dalla Cina; Uppalaiah Erugu, dell'India; Rabindra Dulal e Narendra Shrestha, entrambi del Nepal; e Andrei Zadorozhnyi, della Russia.
Dal primo grafene isolato, grafite atomicamente sottile, nel 2004, vari materiali van der Waals con proprietà del metallo, semimetallo, semiconduttore, isolante e superconduttore sono stati confermati. I materiali magnetici van der Waals non sono entrati a far parte della famiglia del grafene fino al 2017.
I trialogenuri di cromo sono una famiglia dei principali materiali magnetici di van der Waals e sono stati utilizzati per esplorare il potenziale delle applicazioni spintroniche, in cui il momento magnetico dell'elettrone viene utilizzato per il calcolo e la memorizzazione delle informazioni anziché utilizzare le proprietà di carica degli elettroni per l'elettronica convenzionale.
Poiché i materiali di van der Waals hanno interazioni interstrato molto deboli e un legame tra gli strati tra gli strati relativamente più forte, ciò consente ai ricercatori di sbucciarli e impilarli per qualsiasi combinazione di materiali a spessore atomico.
"Questo peeling dei materiali van der Waals è come sbucciare le bucce di cipolla, ma a livello atomico, "Spiega Baral.
La microscopia a effetto tunnel e la spettroscopia a scansione è uno strumento di imaging in grado di misurare immagini a risoluzione atomica, insieme alle proprietà elettroniche in quella scala. I fiocchi di tribromuro di cromo sono stati staccati dal cristallo sfuso in uno spessore atomicamente sottile e trasferiti su un substrato conduttore, come la grafite pirolitica altamente orientata, per lo studio.
"La comprensione del gap energetico del tribromuro di cromo risolve la controversia esistente per la comunità scientifica, " Chien dice. "Questa è anche la chiave per controllare meglio i dispositivi spintronici che coinvolgono il tribromuro di cromo".
I risultati dello studio forniranno ai ricercatori una migliore comprensione di questo importante materiale per applicazioni in spintronica e materiali quantistici, Chien dice.
"I materiali con tali proprietà hanno potenziali applicazioni in ingegneria per ridurre al minimo le dimensioni dei dispositivi elettronici e spintronici verso il livello atomico, " lui dice.
