Anisotropiaa sinne sun tänne

Argonne Laboratoryn ja Northern Illinois Universityn tutkijat ovat äskettäin havainneet, että volframi ditelluride (WTe2) on yllättäen elektronisesti kolmiulotteinen hyvin vähäisellä anisotropialla. Anisotropialla viitataan tässä muutokseen materiaalin ominaisuuksissa kun virran suunta tai sovellettu magneettikenttä vaihtelivat.

WTe2 on kerrostettu materiaali, joka voidaan ohentaa muutaman tai jopa yhteen kerrokseen. Sen ajateltiin alun perin olevan elektronisesti kaksiulotteinen, mutta sen elektronit johtuvatkin melkein isotrooppisesti, mikä viittaa harvinaiseen tapaukseen hyvästä varausten johtumisesta heikkojen mekaanisten sidoksien yli.

Vuonna 2014 julkaistussa tutkimuksessa WTe2-materiaalissa havaittiin epätavallisen suuri magnetoresistanssi (XMR). Kyseessä on materiaalin kyky muuttaa sähköistä resistanssiaan, kun siihen kohdistuu ulkoinen magneettikenttä.

Tutkijakommenttien mukaan uusin havainto "on mielenkiintoinen itsessään koska se osoittaa, että mekaaniset ja sähköiset ominaisuudet materiaalissa eivät aina ole niin läheisesti linkittyneitä kuin voidaan olettaa”.

Uusin tutkimus toi esiin, että materiaalin anisotropia muuttuu myös lämpötilan suhteen ja seuraa magnetoresistanssista käyttäytymistä. Nämä havainnot yhdessä auttavat ymmärtämään magnetoresistanssisia ja elektronisia ominaisuuksia tässä ja muissa erittäin magnetoresistiivisissä materiaaleissa arvioivat tutkijat.

Berkeley Lab tutkijat ovat puolestaan kokeellisesti vahvistaneet vahvoja tasomaisia anisotropioita lämmönjohtavuudessa pitkin siksak (ZZ) ja nojatuoli (AC) suuntia mustan fosforin nanonauhojen yksittäisessä kiteissä.

On teoretisoitu, että toisin kuin grafeeni, musta fosfori on vastakkaisesti anisotrooppinen lämmön ja sähkön johtavuuksille - eli lämpö virtaa helpommin suuntaan, jossa sähköä virtaa huonommin ja päinvastoin.

Tutkimus osoitti, että lämpövirta mustan fosforin nanonauhoissa todella on erilainen pitkin erisuuntaisia tasoja. Kunhan löytö vielä testataan eri rakenneolosuhteissa, tällaiset anisotropiat olisivat piristysruiske suunnitella energiatehokkaita transistoreita ja lämpösähköisiä laitteita.

Aiheesta aiemmin:

Vakaita ja viritettäviä 2D-materiaaleja