Un descubrimiento hace seis años tomó por asalto el mundo de la física de la materia condensada: el carbono ultrafino apilado en dos capas ligeramente torcidas se convirtió en un superconductor, y cambiar el ángulo de torsión entre las capas podría alternar sus propiedades eléctricas.El hitodocumento 2018La descripción de "superredes de grafeno de ángulo mágico" lanzó un nuevo campo llamado "twistrónica", y el primer autor era el entonces estudiante graduado del MIT y reciente becario junior de Harvard, Yuan Cao.

Junto con los físicos de Harvard Amir Yacoby, Eric Mazur y otros, Cao y sus colegas se han basado en ese trabajo fundamental, allanando el camino para más ciencia twistrónica al inventar una forma más fácil de torcer y estudiar muchos tipos de materiales.

un nuevopapelenNaturalezadescribe la máquina del tamaño de una uña del equipo que puede torcer materiales delgados a voluntad, reemplazando la necesidad de fabricar dispositivos retorcidos uno por uno.Los materiales 2D delgados con propiedades que pueden estudiarse y manipularse fácilmente tienen inmensas implicaciones para los transistores de mayor rendimiento.dispositivos ópticoscomo células solares y computadoras cuánticas, entre otras cosas.

"Este desarrollo hace que girar sea tan fácil como controlar eldensidad electrónicade materiales 2D", dijo Yacoby, profesor de física y física aplicada de Harvard. "El control de la densidad ha sido el principal botón para descubrir nuevas fases de la materia en materia de baja dimensión, y ahora podemos controlar tanto la densidad como el ángulo de torsión, abriendo infinitasposibilidades de descubrimiento."

Cao se retorció por primera vezgrafeno bicapacomo estudiante de posgrado en el laboratorio de Pablo Jarillo-Herrero del MIT.Por muy emocionante que fuera, el logro se vio atenuado por los desafíos de replicar la torsión real.

En ese momento, cada dispositivo retorcido era difícil de producir y, como resultado, era único y requería mucho tiempo, explicó Cao.Para hacer ciencia con estos dispositivos, necesitaban decenas o incluso cientos de ellos.Se preguntaron si podrían crear "un dispositivo para torcerlos todos", dijo Cao: una micromáquina que pudiera torcer dos capas de material a voluntad, eliminando la necesidad de cientos de muestras únicas.Llaman a su nuevo dispositivo una plataforma de actuación genérica basada en MEMS (sistema microelectromecánico) para materiales 2D, o MEGA2D para abreviar.

Los laboratorios Yacoby y Mazur colaboraron en el diseño de este nuevo kit de herramientas, generalizable al grafeno y otros materiales.

"Al tener esta nueva 'perilla' a través de nuestra tecnología MEGA2D, imaginamos que muchos de los enigmas subyacentes en el grafeno retorcido y otros materiales podrían resolverse en un abrir y cerrar de ojos", dijo Cao, ahora profesor asistente en la Universidad de California Berkeley."Seguramente también traerá otros nuevos descubrimientos en el camino".

En el artículo, los investigadores demostraron la utilidad de su dispositivo con dos piezas de nitruro de boro hexagonal, un pariente cercano del grafeno.Pudieron estudiar las propiedades ópticas del dispositivo bicapa y encontraron evidencia de cuasipartículas con codiciadas propiedades topológicas.

La facilidad de su nuevo sistema abre varios caminos científicos, por ejemplo, empleando twistrónica de nitruro de boro hexagonal para producir fuentes de luz que pueden usarse para comunicaciones ópticas de baja pérdida.

"Esperamos que nuestro enfoque sea adoptado por muchos otros investigadores en este próspero campo y que todos puedan beneficiarse de estas nuevas capacidades", afirmó Cao.

El primer autor del artículo es el experto en nanociencia y óptica Haoning Tang, investigador postdoctoral en el laboratorio de Mazur y miembro de la Iniciativa Cuántica de Harvard, quien señaló que el desarrollo de la tecnología MEGA2D fue un largo proceso de prueba y error.

"No sabíamos mucho sobre cómo controlar las interfaces de materiales 2D en tiempo real, y los métodos existentes simplemente no eran suficientes", dijo."Después de pasar innumerables horas en la sala limpia y perfeccionar el diseño MEMS, a pesar de muchos intentos fallidos, finalmente encontramos la solución funcional después de aproximadamente un año de experimentos".Toda la nanofabricación se llevó a cabo en el Centro de Sistemas a Nanoescala de Harvard, donde el personal brindó un apoyo técnico invaluable, agregó Tang.

"La nanofabricación de un dispositivo que combina la tecnología MEMS con una estructura bicapa es una verdadera hazaña", afirmó Mazur, profesor Balkanski de Física y Física Aplicada."Poder ajustar la respuesta no lineal del dispositivo resultante abre la puerta a una clase completamente nueva de dispositivos en óptica y fotónica".

Esta historia es publicada por cortesía deGaceta de Harvard, periódico oficial de la Universidad de Harvard.Para obtener noticias universitarias adicionales, visiteharvard.edu.Citación