Исследователи из Городского университета Гонконга (CityUHK) обнаружили в двухслойном дисульфиде молибдена MoS2 вихревое электрическое поле. Для создания такого материала ученым пришлось разработать собственный метод переноса и поворота однослойного MoS₂ с помощью льда.
Схема симметрии 12-го порядка двухслойного квазикристалла MoS₂, рисунок по СТЕМ-снимку, и модель наложения слоев. / © City University of Hong Kong
Чтобы сформировать ровный и четкий переход между двумя слоями одного вещества или разными материалами, исследователи обычно синтезируют двухслойные материалы напрямую, один на другом. Однако такой метод не позволяет точно контролировать угол поворота слоев относительно друг друга, особенно для малых углов.
Команда профессора Ли Тхук Хуэ (Ly Thuc Hue) разработала инновационную технику перемещения одноатомных слоев с использованием льда. Метод оказался ключевым элементом получения качественной границы между слоями дисульфида молибдена, MoS₂. По сравнению с другими методами эта техника более эффективна, менее затратна по времени и экономичнее. У лаборатории есть действующий патент на метод.
До этого исследования для генерации вихревого электрического поля ученым требовались дорогие технологии нанесения тонких пленок и сложные процедуры. Теперь физики показали, что достичь нужного эффекта можно проворачиванием относительно друг друга слоев двумерных материалов. Исследование опубликовано в журнале Science.
Формирование вихревого электрического поля в повернутых относительно друг друга слоях дисульфида молибдена позволило ученым создать двумерный квазикристалл. Квазикристаллы — молекулярные структуры со свойствами кристалла, не обладающие ближним порядком. Атомы в квазикристалле упорядочены, но взаимное расположение атомов и молекул повторяется на расстояниях больше размеров молекул. Квазикристаллы могут обладать типами внутренней симметрии, невозможными в обычных кристаллах, у них низкая тепло- и электропроводность. Квазикристаллы используются в качестве высокопрочных покрытий и материалов спинтроники и квантовой электроники.
С помощью льда ученые смогли создавать структуры с углами вращения в диапазоне от нуля до 60 градусов. Двухслойный дисульфид молибдена обладает вращательной симметрией 12-го порядка — структура повторяет сама себя при повороте на 30 градусов.
Вихревое электрическое поле изменяется в зависимости от угла поворота слоев относительно друг друга и может использоваться для создания более стабильного способа хранения информации для электронных устройств, изучения оптических эффектов, связанных с поляризацией света, в том числе быстрого переключения поляризации. Физики считают, что материалы с вихревым электрическим полем пригодятся в квантовых вычислениях, спинтронике и нанотехнологиях.
