(Phys.org) —Il College of Engineering di UT ha recentemente fatto notizia per le scoperte che, mentre atomicamente piccolo, potrebbe avere un impatto sul nostro mondo moderno.

Il Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , la rivista scientifica ufficiale dell'organizzazione, ha recentemente pubblicato uno studio interdisciplinare condotto dal professore associato del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica Gong Gu.

Il team di Gu, che comprendeva il professor Gerd Duscher del Dipartimento di Scienza e ingegneria dei materiali e studenti sia di ingegneria che del Dipartimento di Fisica, si è concentrato sul ruolo delle interazioni epistrato-substrato nel determinare le relazioni orientative nell'epitassia di van der Waals.

In termini rudimentali, lo studio ha esaminato la crescita di un sottile atomicamente, o bidimensionale, cristallo, l'epistrato, sopra un substrato. Il substrato può essere una massa, o tridimensionale, cristallo o un altro cristallo bidimensionale.

"L'epitassia convenzionale è come impilare i blocchi di Lego, " ha detto Gu. "I prigionieri ei cilindri sono rigidi e quindi devono essere abbinati molto bene. Il legame covalente tra un epistrato tridimensionale e un substrato 3D è proprio così".

"Ora immagina i pezzi di Lego con borchie e cilindri flessibili, che non devono interagire esattamente ma solo interagire debolmente e hai un'idea di cosa sia l'epitassia di van der Waals."

È stato con quei "blocchi" di van der Waals che il team di Gu ha fatto la sua sorprendente scoperta:le coppie che interagiscono debolmente tendono ad allinearsi orientativamente l'una con l'altra, per certi versi meglio delle coppie più fortemente legate.

Il team ha condotto la sua ricerca con cristalli 2D di grafene e nitruro di boro esagonale, poiché il grafene interagisce più fortemente con il substrato ma non sempre si allinea con esso, mentre il nitruro di boro esagonale si allinea rigorosamente.

I bordi dei cristalli 2D "guidano" la loro crescita proprio all'inizio. La forte interazione bordo-substrato distorce le posizioni degli atomi nel substrato, lasciando il cristallo 2D senza un buon modello a cui allinearsi.

"Questo è stato un po' sorprendente, " ha detto Gu. "La supposizione che la maggior parte delle persone aveva in questo era che i materiali con i legami più forti avrebbero il più prevedibile, crescita più ordinata, ma è stato dimostrato che non è sempre stato così".

Infatti, questa conoscenza ha portato a un altro recente progresso nella crescita dei cristalli 2D, dove il grafene e il nitruro di boro sono uniti nel piano, con il bloccaggio a cerniera tra i due che prevale sulle borchie morbide. quell'anticipo, a sua volta, generò un'altra scoperta:l'osservazione degli "stati limite" al confine.