I fogli 2D si intersecano e si attorcigliano uno sopra l'altro, modificando il panorama energetico dei materiali. Attestazione:Ventsislav Valev
Nel 1884, Edwin Abbott ha scritto il romanzo Flatland:A Romance in Many Dimensions come satira della gerarchia vittoriana. Immaginò un mondo che esisteva solo in due dimensioni, dove gli esseri sono figure geometriche 2D. La fisica di un tale mondo è in qualche modo simile a quella dei moderni materiali 2D, come grafene e dicalcogenuri di metalli di transizione, che includono disolfuro di tungsteno (WS 2 ), diseleniuro di tungsteno (WSe 2 ), bisolfuro di molibdeno (MoS 2 ) e diseleniuro di molibdeno (MoSe 2 ).
I moderni materiali 2D sono costituiti da strati di un singolo atomo, dove gli elettroni possono muoversi in due dimensioni ma il loro movimento nella terza dimensione è limitato. A causa di questa "spremuta", I materiali 2D hanno proprietà ottiche ed elettroniche migliorate che mostrano grandi promesse come prossima generazione, dispositivi ultrasottili nel campo dell'energia, comunicazioni, imaging e calcolo quantistico, tra gli altri.
Tipicamente, per tutte queste applicazioni, i materiali 2D sono immaginati in disposizioni piatte. Sfortunatamente, però, la forza di questi materiali è anche la loro più grande debolezza:sono estremamente sottili. Ciò significa che quando sono illuminati, la luce può interagire con loro solo su uno spessore minuscolo, che ne limita l'utilità. Per ovviare a questa mancanza, i ricercatori stanno iniziando a cercare nuovi modi per piegare i materiali 2D in forme 3D complesse.
Nel nostro universo 3D, I materiali 2D possono essere disposti uno sopra l'altro. Per estendere la metafora della Flatlandia, una tale disposizione rappresenterebbe letteralmente mondi paralleli abitati da persone che sono destinate a non incontrarsi mai.
Ora, scienziati del Dipartimento di Fisica dell'Università di Bath nel Regno Unito hanno trovato un modo per organizzare fogli 2D di WS 2 (precedentemente creato nel loro laboratorio) in una configurazione 3D, determinando un panorama energetico fortemente modificato rispetto a quello delle WS . pianeggianti 2 fogli. Questa particolare disposizione 3D è nota come "nanomesh":una rete palmata di fitte, pile distribuite casualmente, contenente WS . intrecciati e/o fusi 2 fogli.
Modifiche di questo tipo in Flatlandia permetterebbero alle persone di entrare nei mondi dell'altro. "Non abbiamo deciso di angosciare gli abitanti di Flatlandia, " ha affermato il professor Ventsislav Valev che ha guidato la ricerca, "Ma a causa dei molti difetti che abbiamo nanoingegnerizzato nei materiali 2D, questi ipotetici abitanti troverebbero il loro mondo davvero strano.
"Primo, le nostre lastre WS2 hanno dimensioni finite con bordi irregolari, così il loro mondo avrebbe una fine stranamente modellata. Anche, alcuni degli atomi di zolfo sono stati sostituiti da ossigeno, che sembrerebbe semplicemente sbagliato per qualsiasi abitante. Più importante, i nostri fogli si intersecano e si fondono insieme, e persino attorcigliarsi uno sopra l'altro, che modifica il panorama energetico dei materiali. Per i Flatlandesi, un tale effetto sembrerebbe come se le leggi dell'universo fossero improvvisamente cambiate in tutto il loro paesaggio."
Dott.ssa Adelina Ilie, che ha sviluppato il nuovo materiale insieme al suo precedente dottorato di ricerca. studente e post-dottorato Zichen Liu, ha dichiarato:"Il panorama energetico modificato è un punto chiave per il nostro studio. È la prova che l'assemblaggio di materiali 2D in una disposizione 3D non si traduce solo in materiali 2D "più spessi", ma produce materiali completamente nuovi. La nostra nanorete è tecnologicamente semplice da produrre , e offre proprietà dei materiali regolabili per soddisfare le esigenze delle applicazioni future."
Il professor Valev ha aggiunto:"La nanorete ha proprietà ottiche non lineari molto forti:converte in modo efficiente un colore laser in un altro su un'ampia tavolozza di colori. Il nostro prossimo obiettivo è utilizzarlo su guide d'onda Si per lo sviluppo di comunicazioni ottiche quantistiche".
dottorato di ricerca studente Alexander Murphy, coinvolto anche nella ricerca, ha dichiarato:"Per rivelare il panorama energetico modificato, abbiamo ideato nuovi metodi di caratterizzazione e non vedo l'ora di applicarli ad altri materiali. Chissà cos'altro potremmo scoprire?"
