Fysiikka kohtaa taiteen: uusi käänne interferenssikuvioihin07.04.2025
ACS Nanossa julkaistussa artikkelissa Tokion yliopiston teollisuustieteiden instituutin (UTokyo-IIS) tutkijoiden johtama ryhmä ilmoitti löytäneensä aiemmin näkemättömän moiré-kuvion: sarjan jaksoittaisia yksiulotteisia vyöhykkeitä volframiditelluridi-kaksoiskerroksissa. Nanomateriaaleissa moiré-kuviot riippuvat kahden atomikerroksen välisestä suhteellisesta kulmasta; säätämällä ristikon välistä kulmaa voidaan toteuttaa erilaisia kuvioita. Tyypillisesti tämä kiertokulma on pieni – vain muutaman asteen – koska kuvion ominainen koko pienenee kiertokulman kasvaessa. Kuitenkin, kun tutkijat kokeilivat suurempia kiertokulmia, tapahtui jotain odottamatonta. "Tuloksena oleva kuvio on sarja yhdensuuntaisia raitoja", sanoo Yijin Zhang, yksi tutkimuksen vastaavista kirjoittajista. "Tyypilliset interferenssikuviot näyttävät kaksiulotteisilta kirkkaiden pisteiden ryhmiltä. Nämä yksiulotteiset nauhat eroavat täysin kaikista aiemmin tunnetuista kuvioista." Tämä ilmiö selittyy osittain materiaalivalinnalla. Volframiditelluridilla on hyvin epätavallinen kiderakenne, joka koostuu vääristyneistä nelikulmista järjestetyn hunajakennomaisen hilan sijaan. "Epäjärjestyneempi hila tarkoittaa vähemmän rajoituksia kiertokulmalle", selittää Tomoki Machida, vanhempi kirjailija. "Valitsemalla tutkia tätä materiaalia voimme vapaasti tutkia kuvioita, jotka syntyvät, kun kulmaa suurennetaan merkittävästi." Teoreettisen mallinnuksen ja transmissioelektronimikroskooppikokeiden avulla ryhmä pystyi vahvistamaan, että yksiulotteiset vyöhykkeet esiintyvät tarkasti 61,767º ja 58,264º:n kiertymiskulmissa. Kulman häiritseminen jopa asteen kymmenesosalla saa interferenssikuvion palaamaan perinteisiin kirkkaisiin kohtiin. "Moire-kuviot säätelevät materiaalien optoelektronisia ominaisuuksia, joten tämä löytö avaa oven teknisille materiaaleille, joilla on ainutlaatuisen anisotrooppiset ominaisuudet", Zhang sanoo. "Esimerkiksi saattaa pian olla mahdollista virittää nanomateriaalit johtamaan lämpöä tai sähköä tiettyyn suuntaan." Tutkijat olettavat, että myös muilla materiaaleilla on samanlaisia yksiulotteisia kuvioita suurilla kiertymiskulmilla, ja ne etsivät parhaillaan niitä sekä suunnittelevat tapoja soveltaa löytöään yksiulotteisten ilmiöiden tutkimukseen. Riippumatta siitä, mitä he löytävät, mielenkiintoisempia interferenssikuvioita ilmenee melko varmasti. Aiheesta aiemmin: |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.
Yksi yksinkertaisimmista ja kauneimmista luonnossa esiintyvistä kuvioista voidaan havaita, kun valo loistaa parin hieman väärin kohdistetun jaksollisen rakenteen läpi. Tämä ilmiö, joka tunnetaan nimellä moiré-ilmiö, ei ole vain kaunista katseltavaa, vaan sillä on myös tärkeitä seurauksia materiaalien ominaisuuksiin.