Исследование муаровых структур демонстрирует, как простые геометрические изменения способны генерировать новые формы веществ с необычными свойствами, открывая новые горизонты для квантовых технологий и высокочувствительных датчиков.
Скрученные материалы, известные как муаровые структуры, произвели революцию в современной физике, став символом современной «алхимии». Они предоставляют возможность создания совершенно новых форм вещества благодаря простым геометрическим изменениям, сообщает ScienceDaily.
Термин «муар» может показаться знакомым. Он описывает странные ряби, которые иногда можно заметить при съемке полосатых рубашек или дисплеев. В физике аналогичный эффект наблюдается на атомарном уровне. При наложении друг на друга двух атомарно тонких листов одного или разных материалов и легком повороте одного слоя относительно другого, структура кардинально меняется. Новый материал существенно отличается по свойствам от исходного.
Тщательно регулируя угол поворота, физики способны создавать совершенно новые квантовые состояния, открывая ранее недоступные для экспериментальной науки горизонты. Муаровые структуры обещают большое будущее, способствуя прогрессу как в фундаментальных науках, так и в технологиях, включая квантовые симуляторы, высокочувствительные датчики в терагерцевом диапазоне и устройства для регистрации единичных фотонов.
До настоящего времени основное внимание уделялось гексагональным решеткам, закрученным вокруг так называемых K-точек — специальных точек электронного импульса, симметричных относительно поворотов на 120 градусов. Экспериментально изучались лишь немногие материалы, включая графен. В новом исследовании международная группа ученых предложила принципиально новый подход к созданию муаровых структур, основанный на манипуляциях с электронными состояниями около M-точки импульса.
Проведя масштабные микроскопические расчеты, которые заняли более шести месяцев вычислительной работы, исследователи показали, что электронные зоны становятся значительно более плоскими при малых углах закручивания. Уплощение электронных зон эффективно замедляет электроны, усиливая их взаимодействие и приводя к новым квантовым состояниям. Также стоит отметить, что проведенное исследование перешло от теоретической стадии к практическому воплощению. Ученые смогли успешно создать объемные кристаллы ряда перспективных материалов, что стало важным первым шагом на пути к их реальному применению.
Фото: hi-tech.mail.ru