Investigadores de la Universidad de Amberes informan cómo las modulaciones periódicas de orden superior llamadas supermoiré causadas por la encapsulación de grafeno entre nitruro de boro hexagonal afectan las propiedades electrónicas y estructurales del grafeno. como se revela en tres experimentos independientes recientes.

Las muestras de grafeno de alta calidad son de gran importancia para obtener y explotar sus propiedades teóricamente descritas. El uso de un sustrato adecuado reduce la ondulación y mejora las propiedades del grafeno que de otro modo estarían limitadas por el desorden. El nitruro de boro hexagonal (hBN) es una opción particularmente buena, ya que conserva perfectamente la estructura del grafeno a la vez que proporciona una superficie aislante plana.

Todavía, esto se aplica solo si las dos monocapas están desalineadas. De lo contrario, la interacción de van der Waals induce la relajación estructural en la escala del patrón muaré formado entre las dos capas y modifica las propiedades electrónicas debido a la perturbación muaré periódica. Se aplican argumentos similares si el grafeno está encapsulado y estrechamente alineado con dos capas de hBN. En este caso, el efecto se mejora ya que se espera que contribuyan ambas capas. Es más, una alineación cercana del orden de 0,5 grados entre las capas es responsable de la aparición de una nueva forma de modulación periódica de supermoiré, que altera el grafeno en una escala espacial más grande pero en una escala de energía más pequeña. Las observaciones experimentales recientes de tales efectos son consecuencia de mejoras significativas en las técnicas de manipulación experimental, y entre otros, la posibilidad de rotar capas individuales con alta precisión (Wang et al. 2019a; Wang et al. 2019b; Finney et al. 2019).

En su artículo publicado el 21 de enero en Nano letras , Anđelković y col. revelar bajo qué condición aparece el efecto supermoiré, y cómo altera las propiedades estructurales y electrónicas del grafeno. Ellos enseñan, partiendo de una heteroestructura rígida de hBN / grafeno / hBN, cómo aparece el supermoiré como una simple consideración geométrica. Es más, demuestran que se espera que los efectos de relajación en las tres capas mejoren los efectos sobre la estructura de la banda electrónica. Las modificaciones inducidas por el supermoiré son significativas:Nuevo, energía baja, aparecen subbandas planas y puntos de Dirac, con un fuerte efecto sobre las propiedades de transporte electrónico. En la mayoría de configuraciones, los puntos de Dirac están vacíos, mientras que se espera que las bandas planas mejoren las correlaciones electrón-electrón. "Estos nuevos grados de libertad de torsión en heteroestructuras están abriendo nuevas direcciones de investigación fundamentales en el grafeno, donde se espera que las fuertes correlaciones electrónicas complementen las propiedades ya superlativas del grafeno, '' dijo el Dr. Lucian Covaci.

"El conjunto de simulaciones numéricas multiescala desarrollado por el equipo de la Universidad de Amberes permite modelos más realistas, lo que a su vez permitirá una comparación más directa con las observaciones experimentales, '' dijo el Dr. Miša Anđelković, un co-desarrollador de Pybinding, el estricto software de código abierto que hizo posibles las simulaciones.

Con una nueva luz sobre la comprensión del comportamiento más complejo e interferente de las heteroestructuras de van der Waals, es posible ajustar con precisión las propiedades electrónicas del grafeno y alcanzar regímenes en los que los fenómenos inducidos por torsiones, como bandas planas o la aparición de mini-huecos, revelarse más claramente.