작은 나선이 큰 영향을 미칠 수 있음

이 미세하고 비틀린 나선형은 아래에 나노입자를 미끄러뜨려 약간 구부러진 기판 위에 2D 재료 시트를 증착하여 "성장"했습니다.

이 물질을 만든 화학자들에 따르면 이 물질은 흥미롭고 조정 가능한 초전도 특성을 나타내어 흥미로운 트위스트로닉스 세계에서 중요한 발전이 되었습니다.

"이것은 2D 재료 연구의 현재 개척지입니다"라고 미국 위스콘신 대학교 매디슨 캠퍼스의 Song Jin은 말했습니다. "지난 몇 년 동안 과학자들은 원자층 사이에 보통 몇 도 정도의 작은 비틀림을 만들면 비전통적인 초전도성과 같은 매우 흥미로운 물리적 특성이 생성된다는 사실을 깨달았습니다."

사이언스(Science) 저널에 게재된 논문에서 진(Jin)과 동료들은 원자 1개 두께의 뒤틀린 미세한 나선형 재료의 성장을 제어하여 지속적으로 뒤틀린 재료 더미를 만들 수 있는 방법을 설명합니다.

제1저자인 Yuzhou Zhao는 표준 관행은 얇은 재료 두 장을 기계적으로 서로 쌓고 그 사이의 비틀림 각도를 손으로 제어하는 ​​것이라고 말했습니다. 하지만 이러한 2D 소재를 직접 성장시키면 레이어 간의 상호작용이 매우 약해 각도를 조절할 수 없습니다.

대안은 평면, 직선, 직각이 있는 유클리드 기하학의 세계를 벗어나 곡선에 대해 생각하는 것이라고 진은 말합니다.

그의 팀은 나사 전위라고 불리는 결정 성장의 불완전성을 이용하여 나선을 비틀었습니다. 2D 재료에서 전위는 스택 전체의 모든 레이어가 연결되어 모든 레이어의 방향을 정렬하는 주차 경사로처럼 나선형으로 구조의 다음 레이어를 위한 단계를 제공합니다.

비유클리드 나선 구조를 성장시키고 나선을 비틀기 위해 연구자들은 나선이 성장하는 기반을 변경했습니다.

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평평한 평면에서 결정을 성장시키는 대신 Zhao는 나선 중심 아래에 산화규소 입자와 같은 나노입자를 배치했습니다. 성장 과정에서 입자는 평평한 표면을 파괴하고 2D 결정이 성장할 수 있는 곡선 기반을 만듭니다.

그들이 발견한 것은 각 층의 가장자리가 이전 층과 평행하게 놓여 있는 정렬된 나선형 대신에 2D 결정이 한 층에서 다음 층으로 예측 가능하게 뒤틀리는 연속적으로 뒤틀린 다층 나선형을 형성한다는 것입니다.

층간 비틀림의 각도는 평평한(유클리드) 2D 결정과 이들이 성장하는 곡선(비유클리드) 표면 사이의 불일치로 인해 발생합니다.

그런 다음 Zhao는 곡면의 기하학적 모양을 기반으로 나선형의 비틀림 각도를 예측하는 간단한 수학적 모델을 개발했으며, 그가 모델링한 나선형 모양은 성장한 구조와 잘 일치했습니다.

전자현미경으로 나선을 관찰한 결과, 인접한 꼬인 층의 원자가 모아레 패턴이라고 불리는 예상되는 중첩 간섭 패턴을 형성하는 것으로 나타났습니다.

"이제 우리는 수학에 기반을 둔 합리적인 모델을 따라 모든 레이어 사이에 제어 가능한 비틀림 각도를 갖는 2D 레이어 스택을 생성할 수 있으며 연속적입니다."라고 Zhao는 말합니다.

작은 나선이 큰 영향을 미칠 수 있다고 원래 Cosmos에서 출판했습니다.

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