La combinazione di un grafene atomicamente sottile e uno strato di nitruro di boro con un angolo leggermente ruotato cambia le loro proprietà elettriche. I fisici dell'Università di Basilea hanno ora dimostrato per la prima volta che la combinazione con un terzo strato può portare a nuove proprietà del materiale anche in un sandwich a tre strati di carbonio e nitruro di boro. Ciò aumenta significativamente il numero di potenziali materiali sintetici, segnalano i ricercatori sulla rivista scientifica Nano lettere .

L'anno scorso, ricercatori negli Stati Uniti hanno suscitato grande scalpore quando hanno dimostrato che la rotazione di due strati sovrapposti di grafene di un angolo "magico" di 1,1 gradi trasforma il grafene in superconduttore:un esempio lampante di come la combinazione di materiali atomicamente sottili può produrre proprietà elettriche completamente nuove.

Allineamento di precisione

Gli scienziati dello Swiss Nanoscience Institute e del Dipartimento di Fisica dell'Università di Basilea hanno ora portato questo concetto un ulteriore passo avanti. Hanno messo uno strato di grafene tra due strati di nitruro di boro, che spesso serve a proteggere la delicata struttura in carbonio. Così facendo, hanno allineato gli strati in modo molto preciso con il reticolo cristallino del grafene.

L'effetto osservato dai fisici del team del professor Christian Schönenberger è comunemente noto come pattern moiré:quando due pattern regolari si sovrappongono, un nuovo modello risulta con un reticolo periodico più grande.

Nuovo superreticolo a tre strati

Lujun Wang, un membro del dottorato di ricerca SNI. Scuola e ricercatore nel team di Schönenberger, ha anche osservato gli effetti di questo tipo di superreticolo quando ha combinato strati di nitruro di boro e grafene. Gli atomi sono disposti esagonale in tutti gli strati. Se sono impilati uno sopra l'altro, emergono modelli regolari più grandi, con una dimensione che dipende dall'angolo tra gli strati.

Era già stato dimostrato che funziona con una combinazione a due strati di grafene e nitruro di boro, ma gli effetti dovuti ad un secondo strato di nitruro di boro non erano ancora stati riscontrati.

Quando i fisici di Basilea sperimentarono tre strati, si sono formati due superreticoli tra il grafene e lo strato superiore e inferiore di nitruro di boro, rispettivamente. La sovrapposizione di tutti e tre gli strati ha creato una sovrastruttura ancora più grande di quella possibile con un solo strato.

Gli scienziati sono molto interessati a questi tipi di materiali sintetici, poiché i diversi motivi moiré possono essere utilizzati per modificare o produrre artificialmente nuove proprietà del materiale elettronico.

"Per dirla semplicemente, i modelli atomici determinano il comportamento degli elettroni in un materiale, e stiamo combinando diversi modelli naturali per creare nuovi materiali sintetici, " spiega il dott. Andreas Baumgartner, che ha curato il progetto. "Ora abbiamo scoperto effetti in questi dispositivi elettronici su misura che sono coerenti con una sovrastruttura a tre strati, " Aggiunge.