Ein Material mit einer besonderen Verdrehung: 2-D-Molybdändiselenid-Kristall

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In einem Material aus zwei dünnen Kristallschichten, die leicht gegeneinander verdreht sind, haben Forschende der ETH das Verhalten von stark wechselwirkenden Elektronen untersucht.

Dabei fanden sie eine Reihe überraschender Eigenschaften.Viele moderne Technologien basieren auf speziellen Materialien, wie z.B.

den für Computer wichtigen Halbleitern, in denen sich die Elektronen mehr oder weniger frei bewegen können.

Wie frei diese Elektronen genau sind, wird durch ihre Quanteneigenschaften und die Kristallstruktur des Materials bestimmt.

Die meiste Zeit bewegen sie sich unabhängig voneinander.

Unter bestimmten Bedingungen können jedoch starke Wechselwirkungen zwischen den Elektronen besondere Phänomene hervorrufen.

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Ein bekanntes Beispiel sind Supraleiter, in denen sich Elektronen paarweise zusammenschließen, um elektrischen Strom widerstandslos zu leiten.Am Institut für Quantenelektronik in Zürich erforscht ETH-Professor Ataç Imamoğlu Materialien mit stark wechselwirkenden Elektronen.

Er möchte das Verhalten der Elektronen in diesen Materialien besser verstehen und sucht nach unerwarteten Eigenschaften, die für zukünftige Anwendungen interessant sein könnten.

In einem “verdrehten” Material haben er und seine Mitarbeiter jetzt einige überraschende Entdeckungen über das Verhalten von Elektronen gemacht, wie sie in der wissenschaftlichen Zeitschrift Nature berichten.Moiré-Muster in einem KristallUm starke Wechselwirkungen zwischen Elektronen auf kontrollierte Weise zu erzeugen, verwendete die Forschungsgruppe von Imamoğlu hauchdünne Scheiben aus nur ein Atom dicken Schichten eines Molybdändiselenid-Kristalls.

Solche Scheiben werden auch als zweidimensionale Materialien bezeichnet, da sich die Elektronen in ihnen nur in einer Ebene frei bewegen können.

Schon allein diese Eigenschaft bringt eine Reihe überraschender Eigenschaften mit sich, wie sie bei Graphen beobachtet werden, das ebenfalls zur Klasse der zweidimensionalen Materialien gehört.Noch interessanter wird es jedoch, wenn zwei solcher Scheiben mit leicht verdrehter Kristallrichtung übereinander gelegt werden.

Dies führt zu einem bekannten Effekt….

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