Un team di ricercatori del National Graphene Institute, hanno dimostrato che i reticoli atomici di dicalcogenuri di metalli di transizione 2-D leggermente ritorti subiscono un'ampia ricostruzione reticolare, che possono modellare le loro proprietà optoelettroniche su scala di lunghezza nanometrica.

Dall'isolamento del grafene nel 2004, i ricercatori hanno identificato una moltitudine di materiali 2-D, ciascuno con proprietà specifiche e spesso eccitanti.

Ma ancora più importante, questi cristalli atomicamente sottili possono essere impilati insieme, come impilare i mattoncini Lego, per creare materiali artificiali con le proprietà desiderate, note come eterostrutture.

La rotazione reciproca dei cristalli adiacenti in tali eterostrutture, o torcere, svolge un ruolo importante nelle loro proprietà risultanti, ma finora questi studi sono stati in gran parte limitati al grafene e al nitruro di boro esagonale.

Nella relazione, pubblicato in Nanotecnologia della natura , il team ha descritto che per piccoli angoli di torsione i reticoli atomici dei dicalcogenuri di metalli di transizione si adattano localmente per formare isole a doppio strato perfettamente impilate, separati da bordi di grano che accumula la deformazione risultante. Utilizzando la microscopia elettronica a trasmissione a risoluzione atomica (TEM) hanno dimostrato che l'impilamento dei due monostrati quasi paralleli tra loro (angolo di torsione vicino a 0°) e antiparallelo (angolo di torsione vicino a 180°) produce modelli di dominio periodico sorprendentemente diversi.

Si prevede che le proprietà elettroniche dei materiali 2-D dipendano dalla configurazione di impilamento atomico locale e tali reti di domini periodici possono aprire una strada per modellare le proprietà dei materiali con precisione nanometrica. A quello scopo, il team ha scoperto che il dominio in doppi strati quasi paralleli dimostra un'asimmetria intrinseca delle funzioni d'onda elettroniche mai vista in altri materiali 2-D.

Nei doppi strati antiparalleli, la struttura del dominio risultante produce forti trame piezoelettriche rilevate dal microscopio conduttivo a forza atomica, che regolerà il moto degli elettroni, fori un eccitoni in questo sistema.

Questo lavoro dimostra che il grado di libertà "twist" nella progettazione di eterostrutture può consentire la creazione di nuovi entusiasmanti sistemi quantistici, come array periodici controllabili di punti quantici ed emettitori di singoli fotoni.

Astrid Weston, L'autore del documento ha affermato:"Una comprensione fondamentale dell'evoluzione della struttura cristallina nei dicalcogenuri dei metalli di transizione intrecciati è fondamentale per lo studio delle loro eccitanti proprietà elettroniche e ottiche e mancava nel campo".

Dott. Roman Gorbaciov, che ha guidato il team ha dichiarato:"La svolta avrà un impatto rivoluzionario sul campo dei materiali 2-D, e il nostro lavoro è una pietra miliare importante in questo percorso".