来自香港城市大学（CityUHK）及其本地合作伙伴的研究人员发现了一种新的涡旋电场，可能会显著改善未来的电子、磁性和光学设备。
最近，来自香港城市大学（CityUHK）及其本地合作伙伴的研究人员发现了一种新颖的涡旋电场，前景广阔，可能改善未来的电子、磁性和光学设备。
该研究发表在Science上，值得注意的是，它可能增强各种设备的性能，特别是通过提高内存可靠性和处理速度。通过进一步的研究，这一发现可能会影响量子计算、旋量电子学和纳米技术等领域。
“在过去，制造涡旋电场需要昂贵的薄膜沉积方法和复杂的工艺。然而，我们的研究结果表明，只需简单地扭转双层二维材料，就可以轻松产生这种涡旋电场，”来自化学系并且是CityUHK超钻石与先进薄膜中心的关键成员吕德辉教授解释道。
选择一个干净的界面通常涉及直接合成双层。在维持扭转角度的灵活性方面，尤其是低角度扭转，可能会面临挑战。吕教授的团队开发了一种开创性的冰辅助转印技术，这在实现干净的界面中至关重要，从而使得双层材料的扭转处理和创造变得更加轻松。
虽然现有研究主要集中在小于3度的扭转上，但该团队的方法使他们能够通过冰辅助转印结合合成和人工堆叠，产生从0到60度范围内的各种扭转角度。
多样化的应用
在扭曲的双层材料中发现的新涡旋电场形成了二维准晶体，这可能会改善未来的电子、磁性和光学设备。准晶体因其不规则结构而备受追捧，具备低热导率和电导率，非常适合用于耐磨表面涂层，例如用于平底锅的涂层。
根据吕教授的说法，这些结构有广泛的潜在应用，因为生成的涡旋电场随着扭转角度而变化。准晶体可能提高电子设备中的存储稳定性，提高处理速度，实现无损极化开关，产生独特的光学效应，并推动旋量电子学的发展。
新技术的发现
在这一发现过程中，团队遇到了多个障碍。他们首先必须找出如何在双层之间创建干净的界面，这促成了将冰作为转印介质的突破——这是该领域的首次尝试。通过使用一层薄冰来合成和转移二维材料，团队实现了干净且易于管理的界面。这种创新的冰辅助转印方法比其他技术更有效、更快且成本更低。
接下来，他们需要解决分析材料复杂性的问题。他们最终借助四维电子传输显微镜（4D-TEM）与其他研究者合作取得了突破。成功创建了扭曲的双层二维结构，随后揭示了新的涡旋电场。
展望未来
鉴于各种扭转角度具有广泛的潜在应用，团队对继续基于这一发现发展研究以及探索其完整的可能性感到兴奋。
他们研究的下一阶段将进一步调查材料的操作，例如堆叠更多层是否可行，或是否可以使用不同材料实现类似效果。团队已为其冰辅助转印技术申请了专利，希望这一方法能促进全球进一步的发现，因为它无需复杂且昂贵的工艺，即可以实现干净的双层界面。
“这一研究可能会在纳米技术和量子技术中激发一个新的研究领域，专注于扭转涡旋场，”吕教授总结道，他强调，尽管这一发现仍处于早期应用阶段，但它有潜力在多个领域（包括存储、量子计算、旋量电子学和传感器设备）中带来重大变革。
题为“在扭曲双层二硫化钼中观察到极性和准晶体涡旋”的文章最近发表在Science上。
该论文的通讯作者包括吕教授、来自香港理工大学应用物理学系的赵炯教授和杨敏教授。其他合作伙伴包括来自CityUHK化学系的李振兴教授，以及来自香港理工大学应用物理学系的刘书平教授。
