Materiales bidimensionales (2-D), que constan de una sola capa de átomos, han atraído mucha atención desde el aislamiento del grafeno en 2004. Tienen sistemas eléctricos, óptico, y propiedades mecánicas, como alta conductividad, flexibilidad y fuerza, lo que los convierte en materiales prometedores para cosas como láseres, fotovoltaica, sensores y aplicaciones médicas.

Cuando una hoja de material 2-D se coloca sobre otra y se gira ligeramente, el giro puede cambiar radicalmente las propiedades del material bicapa y conducir a comportamientos físicos exóticos, como la superconductividad de alta temperatura:salida para ingeniería eléctrica; óptica no lineal:emocionante para los láseres y la transmisión de datos; y superlubricidad estructural, una propiedad mecánica recién descubierta que los investigadores apenas están comenzando a comprender. El estudio de estas propiedades ha dado lugar a un nuevo campo de investigación llamado twistronics, así llamado porque es una combinación de giro y electrónica.

Los investigadores de la Universidad de Aalto que colaboran con colegas internacionales han desarrollado un nuevo método para hacer estas capas retorcidas en escalas que son lo suficientemente grandes como para ser útiles. por primera vez. Su nuevo método para transferir capas de un solo átomo de disulfuro de molibdeno (MoS2) permite a los investigadores controlar con precisión el ángulo de torsión entre capas con un área de hasta un centímetro cuadrado, lo que lo convierte en un récord en términos de tamaño. Controlar el ángulo de torsión entre capas a gran escala es crucial para las futuras aplicaciones prácticas de twistronics.

"Nuestro método de torsión demostrado nos permite ajustar las propiedades de las estructuras de MoS2 multicapa apiladas a escalas más grandes que nunca. El método de transferencia también se puede aplicar a otros materiales en capas bidimensionales, "dice el Dr. Luojun Du de la Universidad de Aalto, uno de los autores principales del trabajo.

Un avance significativo para un campo de investigación completamente nuevo.

Dado que la investigación de twistronics se introdujo solo en 2018, Todavía se necesita investigación básica para comprender mejor las propiedades de los materiales retorcidos antes de que encuentren su camino hacia aplicaciones prácticas. El Premio Wolf de Física, uno de los premios científicos más prestigiosos, fue otorgado a los Profs. Rafi Bistritzer, Pablo Jarillo-Herrero, y Allan H. MacDonald este año por su innovador trabajo en twistronics, lo que indica el potencial de cambio de juego del campo emergente.

Investigaciones anteriores han demostrado que es posible fabricar el ángulo de torsión requerido mediante el método de transferencia o técnicas de manipulación de la punta del microscopio de fuerza atómica en escalas pequeñas. El tamaño de la muestra ha sido generalmente del orden de diez micrones, menos que el tamaño de un cabello humano. También se han fabricado películas más grandes de pocas capas, pero su ángulo de giro entre capas es aleatorio. Ahora, los investigadores pueden hacer crecer películas grandes utilizando un método de crecimiento epitaxial y un método de transferencia de asistente de agua.

"Dado que no se necesita polímero durante el proceso de transferencia, las interfaces de nuestra muestra son relativamente limpias. Con el control del ángulo de giro y las interfaces ultra limpias, podríamos sintonizar las propiedades físicas, incluidos los modos de capa intermedia de baja frecuencia, estructura de la banda, y propiedades ópticas y eléctricas, "Du dice.

"En efecto, el trabajo es de gran importancia para orientar las futuras aplicaciones de twistronics basadas en materiales 2-D, "agrega el profesor Zhipei Sun de la Universidad de Aalto.

Los resultados fueron publicados en Comunicaciones de la naturaleza .