研究人员发现了扭曲二维二硒化钨晶格中的全新干涉模式。这些所谓的莫尔条纹可以通过调整层之间的扭转角度来调节,使其看起来像是周期性斑点或甚至一维带,并且可以大幅改变材料的物理性质。
当光通过一对稍微不对齐的周期性结构时,可以观察到最简单和最美丽的自然发生模式之一。这种现象被称为莫尔效应,不仅视觉上美观,而且对材料的性质具有重要影响。
在《ACS Nano》上发表的一篇文章中,由东京大学工业科学研究所的研究人员领导的团队宣布发现了一种前所未见的莫尔图案:二硒化钨双层中的一系列周期性的一维带。
在纳米材料中,莫尔图案依赖于两层原子之间的相对角度;通过调整晶格之间的角度,可以实现不同的图案。通常,这个扭转角度很小——仅为几度——因为模式的特征尺寸随着扭转角度的增加而减小。然而,当研究人员尝试较大的扭转角度时,出现了一些意想不到的现象。
“得到的图案是一系列平行条纹,”研究的一位通讯作者张毅进说。“典型的干涉图案看起来像是亮点的二维阵列。这些一维带与所有已知的模式完全不同。”
这种现象部分可以通过材料的选择来解释。二硒化钨具有非常非常规的晶体结构,由扭曲的四边形组成,而不是有序的蜂窝状晶格。
“更不规则的晶格意味着扭转角度的约束更少,”资深作者町田智纪解释说。“通过选择研究这种材料,我们可以自由地探索当角度显著增加时出现的图案。”
通过理论建模和透射电子显微镜实验,该团队能够确认一维带恰好出现在61.767º和58.264º的扭转角度。当角度扰动到十分之一度时,干涉图案会恢复到传统的亮点。
“莫尔图案决定了材料的光电特性,因此这一发现为工程具有独特各向异性特性的材料打开了大门,”张说。“例如,调节纳米材料以在特定方向上导热或导电可能很快成为可能。”
研究人员假设其他材料在大扭转角度下也具有类似的一维模式,并正在寻找这些材料,同时设计方法将他们的发现应用于一维现象的研究。无论他们找到什么,更有趣的干涉模式几乎可以肯定会随之而来。