Dynaamista moiré-kerrosten kiertoa

Kaksiulotteisia moiré-materiaaleja muodostetaan pinoamalla keinotekoisesti atomisen ohuita yksikerroksia.

Avoin kysymys on ollut, miten atomirakenne reagoi optiseen herätteeseen ultranopeilla aikaskaaloilla ja voidaanko moiré-geometriaa dynaamisesti konfiguroida uudelleen emergenttien ilmiöiden virittämiseksi reaaliajassa.

Tämän ratkaisemiseksi Cornellin ja Stanfordin yliopistojen tutkijoiden yhteistyöryhmä osoitti, että femtosekuntien valoviritys aiheuttaa moiré-superhilan koherentin kiertymis-sulkemisliikkeen kierretyissä WSe2/MoSe2 – heterokaksikerroksissa.

Tätä liikettä ohjaa erittäin nopea varauksensiirto, joka lisää dynaamisesti kiertymistä.

Tulokset voisivat johtaa moiré-jaksollisten hilavääristymien erittäin nopeaan hallintaan ja laajemmin myös paikalliseen moiré-potentiaaliin, joka muokkaa eksitoneja, polaroneja ja korrelaatioon perustuvaa käyttäytymistä

Siten löydökset avaavat uusia mahdollisuuksia moiré-materiaalien käyttäytymisen ymmärtämiseen ja hallintaan.

Tulokset antavat käsityksen siitä, miten valoa voitaisiin jonain päivänä käyttää materiaalien manipulointiin reaaliajassa ja tällä on vaikutuksia tulevaisuuden teknologioihin suprajohtavuudessa, magnetismissa ja kvanttielektroniikassa.

”Aiemmin tutkijat ajattelivat, että kun nämä moiré-materiaalit pinotaan tiettyyn kulmaan, koko rakenne on kiinteä”, sanoo vastaava kirjoittaja Fang Liu. ”Olemme osoittaneet, että rakenne ei todellakaan ole lainkaan kiinteä – atomit liikkuvat. Itse asiassa jokaisen moiré-yksikkösolun sisällä olevat atomit tekevät eräänlaista ympyrätanssia.”

Tämän ohikiitävän tanssin taltioimiseksi tutkijat käyttivät ultranopeaa elektronidiffraktiolaitetta, joka lähettää voimakkaita elektronipurkauksia näytteeseen heti sen jälkeen, kun siihen on osunut laserpulssi. Tämä pumppaus- ja luotainmenetelmä paljastaa, miten atomit siirtyvät ajan kuluessa.

Tiimit suunnittelevat seuraavaa koekierrosta nähdäkseen, miten eri materiaalit ja kiertymiskulmat reagoivat valoon. Työ voisi syventää heidän ymmärrystään siitä, miten kvanttikäyttäytymistä voidaan aktiivisesti hallita reaaliajassa.

Aiheesta aiemmin:

Fysiikka kohtaa taiteen: uusi käänne interferenssikuvioihin

Fasonien metsästystä

Moire-kuviot tarjoavat nyt topologiaa