p Um estudo recente dos laboratórios de James Hone (engenharia mecânica) e Cory Dean (física) demonstra uma nova maneira de ajustar as propriedades de materiais bidimensionais (2-D) simplesmente ajustando o ângulo de torção entre eles. Os pesquisadores construíram dispositivos que consistem em grafeno monocamada encapsulado entre dois cristais de nitreto de boro e, ajustando o ângulo de torção relativo entre as camadas, eles foram capazes de criar vários padrões de moiré. p Os padrões de moiré são de grande interesse para físicos de matéria condensada e cientistas de materiais que os usam para alterar ou gerar novas propriedades de materiais eletrônicos. Esses padrões podem ser formados alinhando o nitreto de boro (BN, um isolante) e cristais de grafeno (um semimetal). Quando essas redes de átomos em favo de mel estão perto do alinhamento, eles criam uma superrede moiré, um padrão de interferência em nanoescala que também se parece com um favo de mel. Esta superrede moiré altera o ambiente da mecânica quântica dos elétrons condutores no grafeno, e, portanto, pode ser usado para programar mudanças significativas nas propriedades eletrônicas observadas do grafeno.

p A data, a maioria dos estudos sobre os efeitos de superredes moiré em sistemas de grafeno-BN têm olhado para uma única interface (com a superfície superior ou inferior do grafeno considerada, mas não ambos). Contudo, um estudo publicado por Hone e Dean no ano passado demonstrou que o controle rotacional total sobre uma das duas interfaces era possível dentro de um único dispositivo.

p Ao projetar um dispositivo que tem alinhamento persistente em uma interface, e alinhamento ajustável no outro, a equipe de Columbia agora pode estudar os efeitos de múltiplos potenciais de super-rede moiré em uma camada de grafeno.

p "Decidimos olhar para as superfícies superior e inferior do grafeno em um único dispositivo nanomecânico, "disse Nathan Finney, um Ph.D. aluno do laboratório de Hone e co-autor do artigo, publicado online em 30 de setembro por Nature Nanotechnology e agora a matéria de capa da edição impressa de novembro. "Tínhamos um palpite de que, ao fazer isso, seríamos capazes de potencialmente dobrar a resistência da superrede de moiré usando as superredes de moiré coexistentes das interfaces superior e inferior. "

p A equipe descobriu que torcer o ângulo das camadas lhes permitiu controlar a força da superrede moiré, bem como sua simetria geral, inferido a partir das mudanças significativas nas propriedades eletrônicas do grafeno observadas.

p Em ângulos próximos ao alinhamento, uma estrutura de banda de grafeno altamente alterada emergiu, observáveis ​​na formação de padrões de moiré de longo comprimento de onda não sobrepostos coexistentes. No alinhamento perfeito, as lacunas eletrônicas do grafeno foram fortemente realçadas ou suprimidas, dependendo se o BN giratório superior foi torcido 0 ou 60 graus. Essas mudanças nas lacunas eletrônicas corresponderam às mudanças esperadas na simetria para as duas configurações de alinhamento - simetria de inversão quebrada em 0 graus, e simetria de inversão restaurada em 60 graus.

p "Esta é a primeira vez que alguém viu a dependência rotacional total de superredes moiré coexistentes em um dispositivo, "Finney observa." Este grau de controle sobre a simetria e a resistência das superredes moiré pode ser universalmente aplicado ao estoque completo de materiais 2-D que temos disponíveis. Essa tecnologia possibilita o desenvolvimento de sensores nanoeletromecânicos com aplicações em astronomia, Medicina, busca e resgate, e mais."

p Os pesquisadores agora estão refinando a capacidade de torcer monocamadas de uma ampla gama de materiais 2-D para estudar efeitos exóticos como a supercondutividade, ferromagnetismo induzido topologicamente, e resposta óptica não linear em sistemas que carecem de simetria de inversão.