Avancée significative dans la science des matériaux 2D avec des couches se comportant différemment dans un même matériau en vrac


Les chercheurs font des progrès significatifs dans la science des matériaux 2D avec des couches se comportant différemment dans un même matériau de base

Micrographie électronique du 6R TaS2 synthétisé avec un modèle atomique du matériau à gauche. Les sphères brunes représentent les atomes de Ta et les sphères jaunes représentent les atomes de soufre. Les positions et la disposition des atomes l’ microscopique concordent exactement avec le modèle et confirment sa structure. Crédit photo : Université de Manchester

Des scientifiques de l’Université de Manchester ont mis au point une méthode nouvelle mais simple pour fabriquer des empilements verticaux de couches alternées de supraconducteur et d’isolant au bisulfure de tantale (TaS2). Les découvertes d’une équipe dirigée par le professeur Rahul Nair pourraient accélérer le processus de fabrication de tels dispositifs – connus sous le nom d’hétérostructures de van der Waals – avec des applications dans les transistors hautement mobiles, le photovoltaïque et l’optoélectronique.

Les hétérostructures de Van der Waals sont très recherchées car elles présentent de nombreuses propriétés uniques et utiles que l’on ne trouve pas dans les matériaux naturels. Dans la plupart des cas, ils sont fabriqués en empilant manuellement une couche au-dessus de l’autre au cours d’un processus long et laborieux.

Paru dans le magazine la semaine dernière nano-lettresl’étude, menée par des chercheurs du National Graphene Institute (NGI), décrit la synthèse d’une hétérostructure volumique de van der Waals composée de couches atomiques alternées de 1T et 1H TaS2. 1T et 1H TaS2 sont des polymorphes différents (matériaux avec la même composition chimique mais un arrangement atomique différent) de TaS2 avec des propriétés complètement différentes – le premier est isolant, le second est supraconducteur à basse température.

La nouvelle hétérostructure a été obtenue en synthétisant 6R TaS2 (une espèce rare de TaS2 avec une structure en couches alternée 1T et 1H) par un processus à haute température (800 ° C) connu sous le nom de «transition de phase». De par sa structure inhabituelle, ce matériau montre la coexistence d’ondes de supraconductivité et de densité de charge, un phénomène très rare.

docteur Amritroop Achari, qui a dirigé l’expérience, a déclaré : « Notre travail représente un nouveau concept dans la conception d’hétérostructures en vrac. La nouvelle méthodologie permet la synthèse directe d’hétérostructures en vrac de 1T-1H-TaS2 par une transition de phase à partir d’une 1T-TaS2 facilement disponible. . Nous pensons que notre travail apporte des avancées significatives à la fois dans la science et la technologie. »

Coopération internationale

Les travaux ont été menés en collaboration avec des scientifiques du centre d’excellence NANOlab de l’Université d’Anvers, en Belgique. Leur analyse au microscope électronique à balayage à haute résolution a démontré sans équivoque pour la première fois la structure hétérocouche alternée 1T-1H de 6R TaS2 et a ouvert la voie à l’interprétation des résultats.

Le professeur Milorad Milošević, chercheur principal à l’Université d’Anvers, a commenté : « Cette démonstration d’une structure en couches supraconductrice isolante alternée dans 6R TaS2 ouvre une pléthore de questions intrigantes liées au comportement anisotrope de ce matériau dans le champ magnétique appliqué et le courant, résultant de Josephson physique, émission térahertz, etc. par analogie avec les cuprates en vrac et les supraconducteurs à base de fer.

Les résultats pourraient donc avoir des implications considérables pour la compréhension de la supraconductivité 2D ainsi que pour le développement ultérieur de matériaux avancés pour les dispositifs basés sur les jonctions térahertz et Josephson, pierre angulaire de la technologie quantique de deuxième génération.


Une nouvelle méthode de simulation quantique clarifie les propriétés corrélées du matériau complexe 1T -TaS2


Plus d’information:
Amritroop Achari et al, Superconducteur alterné et monocouches d’onde de densité de charge dans Bulk 6R-TaS2, nano-lettres (2022). DOI : 10.1021/acs.nanolett.2c01851

Fourni par l’Université de Manchester

Citation: Avance significative dans la science des matériaux 2D avec des couches se comportant différemment dans un matériau en vrac unique (3 août 2022) Extrait le 3 août 2022 de https://phys.org/news/2022-08-significant-advance-2d-material-science .html

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