Les physiciens observent des paysages énergétiques modifiés à l’intersection de matériaux 2D


Des univers parallèles se croisent dans les basses terres

feuilles 2D se croisent et tournent les unes sur les autres, modifiant le paysage énergétique matériaux. Crédit photo: Ventsislav Valev

En 1884, Edwin Abbott a écrit le roman Flatland: A Romance in Many Dimensions comme une satire de la hiérarchie victorienne. Il a imaginé un qui n’existait qu’en deux dimensions, dans lequel les êtres sont des figures géométriques 2D. La physique d’un tel monde est quelque peu similaire à celle des matériaux 2D modernes tels que le graphène et les dichalcogénures de métaux de transition, qui comprennent le disulfure de tungstène (WS)2), Diséléniure de tungstène (WSe2), Bisulfure de molybdène (MoS2) et le diséléniure de molybdène (MoSe2).

Les matériaux 2D modernes sont constitués de couches d’atomes uniques dans lesquelles les électrons peuvent se déplacer dans deux dimensions, mais leur mouvement dans la troisième est limité. En raison de cette «compression», les matériaux 2D ont amélioré leurs propriétés optiques et électroniques qui, entre autres, s’avèrent prometteuses en tant qu’appareils ultra-minces de nouvelle génération dans les domaines de l’énergie, de la communication, de l’imagerie et de l’informatique quantique.

En règle générale, pour toutes ces applications, les matériaux 2D sont visualisés dans des agencements à plat. Malheureusement, la résistance de ces matériaux est également leur plus grande faiblesse – ils sont extrêmement minces. Cela signifie que lorsqu’elle est éclairée, la lumière ne peut interagir avec eux que sur une épaisseur infime, ce qui limite leur utilité. Pour surmonter cette lacune, les chercheurs recherchent de nouvelles façons de plier les matériaux 2D en formes 3D complexes.

Dans notre 3D, les matériaux 2D peuvent être disposés les uns sur les autres. Pour élargir la métaphore Flatland, un tel arrangement représenterait littéralement des mondes parallèles habités par des personnes destinées à ne jamais se rencontrer.

Désormais, des scientifiques du département de physique de l’Université de Bath au Royaume-Uni ont trouvé un moyen d’organiser des feuilles WS 2D.2 (précédemment créé dans leur laboratoire) converti en configuration 3D, résultant en un paysage énergétique qui est grandement modifié par rapport à celui du WS plat2 Feuilles. Cette disposition 3D particulière est connue sous le nom de « nanomesh »: un réseau d’empilements densément emballés et distribués de manière aléatoire contenant du WS torsadé et / ou fusionné.2 Feuilles.

Des modifications de ce type dans Flatland permettraient aux humains d’entrer dans les mondes les uns des autres. «Nous n’avons pas voulu créer de détresse pour les habitants de Flatland», a déclaré le professeur Ventsislav Valev, qui a dirigé la recherche.

«Premièrement, nos feuilles WS2 ont des dimensions finies avec des bords irréguliers, de sorte que leur monde aurait une extrémité de forme étrange. De plus, certains des atomes de soufre ont été remplacés par de l’oxygène, ce qui ne ferait pas de mal à tout résident. Plus important encore, nos feuilles se chevauchent et fusionnent les uns avec les autres et même tournent les uns sur les autres, ce qui change le paysage énergétique des matériaux. Pour les plaines, un tel effet donnerait l’impression que les lois de l’univers avaient soudainement changé dans tout leur paysage. « 

Dr. Adelina Ilie, qui a partagé le nouveau matériel avec son précédent doctorat. L’étudiant et post-doc Zichen Liu a déclaré: «Le paysage énergétique modifié est au cœur de notre étude. Il est prouvé que l’assemblage de matériaux 2D dans un arrangement 3D ne conduit pas seulement à des matériaux 2D« plus épais », mais conduit à des matériaux complètement nouveaux. Nanomesh est technologiquement facile à fabriquer et offre des propriétés de matériau ajustables pour répondre aux exigences des applications futures. « 

Le professeur Valev a ajouté: « Le Nanomesh a de très fortes propriétés optiques non linéaires – il convertit efficacement une couleur laser en une autre sur une large gamme de couleurs. Notre prochain objectif est de les utiliser sur des guides d’ondes en Si pour le développement de la communication optique quantique. »

doctorat L’étudiant Alexander Murphy, également impliqué dans la recherche, a déclaré: « Nous avons développé de nouvelles méthodes de caractérisation pour découvrir le paysage énergétique changé, et j’ai hâte de les appliquer à d’autres matériaux. Qui sait ce que nous pourrions découvrir d’autre? »


De nouveaux nanomatériaux accordables sont possibles grâce au procédé flexible inventé


Plus d’information:
Avis sur Laser & Photonics, DOI: 10.1002 / lpor.202100117

Fourni par l’Université de Bath

Citation: Des observent des paysages énergétiques modifiés à l’intersection de matériaux 2D (2021, 10 mai), qui a été publié le 10 mai 2021 sur https://phys.org/news/2021-05-physicists-energy-landscapes-intersection- 2d. Html

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