研究人员发现了一种新型材料——称为互晶——具有独特的电子特性，可能为未来技术提供动力。科学家称，互晶显示出新发现的电子特性，可能为更高效电子组件、量子计算以及环保材料的进步铺平道路。
罗格斯大学-新布unswick的研究人员发现了一种新型材料——称为互晶——具有独特的电子特性，可能为未来技术提供动力。
科学家称，互晶显示出新发现的电子特性，可能为更高效电子组件、量子计算以及环保材料的进步铺平道路。
在科学期刊《自然材料》的报告中，科学家们将两层超薄石墨烯堆叠在一起，每层都是一原子厚的碳原子按六角形网格排列的薄片。他们将这两层石墨烯稍微扭转，放在一层六角氮化硼上，六角氮化硼是一种由硼和氮构成的六角晶体。他们发现，形成莫尔图案的层之间的微妙错位显著改变了电子在材料中的移动方式。
罗格斯大学艺术与科学学院物理与天文学系的董事会教授、该研究的主要作者埃娃·安德烈（Eva Andrei）说：“我们的发现为材料设计开辟了一条新路径。互晶使我们能够仅通过几何形状来控制电子行为，而不必改变材料的化学成分。”
研究人员称，通过理解和控制互晶中电子的独特特性，科学家可以利用它们开发出更高效的晶体管和传感器，而这些设备以往需要更复杂的材料和加工组合。
该研究的共同作者、物理学副教授杰德迪亚·皮克斯利（Jedediah Pixley）表示：“你可以想象设计一个电子电路，其中每个功能——开关、感应、信号传播——都通过在原子级别调整几何形状来控制。互晶可能是未来技术的构建模块。”
这一发现依赖于现代物理学中一种新兴技术，称为“扭晶技术”，该技术通过将材料层在特定角度扭转以创建莫尔图案。这些配置显著改变了物质中电子的行为，导致出现常规晶体中不存在的特性。
这一基本思想最早是在2009年由安德烈及其团队展示的，他们展示了扭曲石墨烯中的莫尔图案显著重塑了其电子结构。这一发现帮助推动了扭晶技术的发展。
电子是材料中移动的微小粒子，负责导电。在常规晶体中，原子形成完美排列的网格，电子的移动方式是被很好理解和预测的。如果晶体被旋转或移动一定的角度或距离，它看起来是一样的，这是一种内在特性，称为对称性。
然而，研究人员发现互晶的电子特性可以随其结构的微小变化而显著改变。这种可变性可能导致新的和不寻常的行为，例如超导和磁性，这通常在常规晶体中找不到。超导材料承诺提供持续流动的电流，因为它们以零电阻导电。
科学家称，互晶可能成为低损耗电子电路的新组成部分，以及量子计算机的原子传感器，为新形式的消费技术提供支持。
这些材料还展现出作为更环保电子技术基础的前景。
安德烈表示：“因为这些结构可以由丰富的、无毒的元素如碳、硼和氮制成，而不是稀土元素，它们也为未来技术提供了更可持续和可扩展的路径。”
互晶不仅与常规晶体不同，它们还与1982年发现的准晶体不同，后者是一种有序结构但没有常规晶体中的重复模式。
研究团队成员将他们的发现命名为“互晶”，因为它们是晶体和准晶体之间的混合体：它们具有像准晶体一样的不重复模式，但与常规晶体共享对称性。
安德烈说：“1980年代准晶体的发现挑战了关于原子秩序的旧规则。通过互晶，我们更进一步，展示了材料可以通过在最小尺度上利用几何挫折来访问新的物质相。”
罗格斯的研究人员对互晶未来的应用持乐观态度，为在原子级别探索和操纵材料特性开辟了新的可能性。
皮克斯利说：“这只是个开始。我们很高兴看到这一发现将引领我们走向何方，以及它在未来几年将如何影响技术和科学。”
其他参与研究的罗格斯研究人员包括物理与天文学系的研究助理赖新源、李国宏和安吉拉·科。
来自日本国家材料科学研究所的科学家也参与了该研究。
