Представлены скручиваемые материалы с квантовыми свойствами
Скрученные материалы, известные как муаровые структуры, произвели революцию в современной физике, став современной «алхимией». Они позволяют получать абсолютно новые формы вещества благодаря простым геометрическим изменениям, пишет ScienceDaily.
Термин «муар» может показаться знакомым. Он описывает странные ряби, которые иногда можно увидеть при съемке полосатых рубашек или дисплеев. В физике аналогичный эффект проявляется на атомарном масштабе. Если наложить друг на друга два атомарно тонких листа одного и того же или разных материалов и слегка повернуть один слой относительно другого, структура фундаментально преобразуется. Полученный материал кардинально отличается по свойствам от исходного варианта.
Тщательно контролируя угол поворота, физики могут создавать совершенно новые квантовые состояния, открывая ранее закрытые для экспериментальной науки двери. Муаровские структуры сулят большое будущее, способствуя развитию как фундаментальных наук, так и технологий, включая квантовые симуляторы, высокочувствительные датчики терагерцового диапазона и устройства регистрации единичных фотонов.
До сих пор основное внимание уделялось гексагональным решеткам, закрученным вокруг так называемых K-точек — особых точек электронного импульса, симметричных относительно поворотов на 120 градусов. Экспериментально исследовались лишь немногие материалы, включая графен. В новом исследовании группа международных ученых представила принципиально иной подход к созданию муаровых структур, основанный на манипуляции электронными состояниями около M-точки импульса.
Проведя обширные микроскопические расчеты, потребовавшие более шести месяцев вычислительной работы, ученые доказали, что электронные зоны становятся значительно более плоскими при малых углах закручивания. Сплющивание электронных зон эффективно замедляет электроны, усиливая их взаимодействие и приводя к новым квантовым состояниям. Стоит также отметить, что проведенное исследование перешло от теоретического уровня к практическому воплощению. Ученые смогли успешно создать объемные кристаллы ряда перспективных материалов, что стало значительным первым этапом на пути к их реальной эксплуатации.
