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2021-03-28 12:34 |
波紋效應(yīng)：通過扭轉(zhuǎn)3D材料激發(fā)新性能
據(jù)外媒報道，二維材料引發(fā)了材料研究的熱潮�，F(xiàn)在，當(dāng)兩個這樣的層狀材料被堆疊并輕微扭曲時就會產(chǎn)生激發(fā)效應(yīng)。石墨烯僅由一層碳原子組成，它的發(fā)現(xiàn)是一場全球競賽的開始信號：今天，所謂的“2D材料”被制造出來，其由不同類型的原子組成。 f z%tA39m
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原子薄層通常具有非常特殊的材料特性，而傳統(tǒng)的較厚材料是沒有的。 Jz$ >k$!UD
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現(xiàn)在，這一領(lǐng)域的研究又增加了新的一章：如果兩個這樣的二維層以正確的角度堆疊就會出現(xiàn)更多新的可能性。兩層原子相互作用的方式產(chǎn)生了復(fù)雜的幾何圖案，而這些圖案對材料的性能有著決定性的影響，這是維也納科技大學(xué)和德克薩斯大學(xué)的一個研究小組現(xiàn)在證明的。聲子--原子的晶格振動--會受到兩層材料相互疊加的角度的顯著影響。因此，只要對這一層進行微小的旋轉(zhuǎn)則就可以顯著地改變材料的屬性。
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波紋效應(yīng) N!m%~kS9k<
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如果兩個網(wǎng)格上是完全一致的，那么人們幾乎無法通過從上面觀察就確定其是否一個或兩個網(wǎng)格。但如果現(xiàn)在把其中一個網(wǎng)格轉(zhuǎn)一個小角度，那么有些地方網(wǎng)格的網(wǎng)格點會出現(xiàn)大致匹配有些則不能。這樣，有趣的模式就出現(xiàn)了--這就是眾所周知的波紋效應(yīng)(Moiré Effect)。 WQt5#m; W
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維也納科技大學(xué)理論物理研究所的Lukas Linhart博士說道：“你可以對兩層材料的原子晶格做完全相同的事情�！敝档米⒁獾氖�，這可以極大地改變某些材料的特性--如如果兩層石墨烯以正確的方式結(jié)合那么它就會成為超導(dǎo)體。 3!Bj{;A
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“我們研究了二硫化鉬層，它和石墨烯可能是最重要的二維材料之一，”該項目負責(zé)人Florian Libisch教授表示，“如果你把這種材料的兩層相互疊加，那么所謂的范德華力久會發(fā)生在這兩層的原子之間。雖然這些力量相對較弱，但它們足以完全改變整個系統(tǒng)的行為。” p7U TqK i
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在復(fù)雜的計算機模擬中，研究小組分析了由這些弱附加力引起的新雙層結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)狀態(tài)以及這如何影響兩層原子的振動。 $L&BT 0
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旋轉(zhuǎn)角度很重要 0N VI +Z$
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“如果你把這兩層稍微扭一下，范德華力就會導(dǎo)致這兩層的原子稍微改變它們的位置，”來自奧斯汀德克薩斯大學(xué)的Jiamin Quan博士說道。他在德克薩斯州領(lǐng)導(dǎo)了實驗，該實驗結(jié)果證實了計算結(jié)果：旋轉(zhuǎn)角度可以用來調(diào)整物質(zhì)中哪些原子振動在物理上是可能的。
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