6 年前の発見は、物性物理学の世界に旋風を巻き起こしました。わずかに斜めの 2 つの層に積み重ねられた極薄炭素が超伝導体となり、層間のねじれ角を変えると電気的特性を切り替えることができました。ランドマーク2018年の論文「魔法の角度のグラフェン超格子」を説明するこの論文は、「ツイトロニクス」と呼ばれる新しい分野を立ち上げました。その最初の著者は、当時MITの大学院生であり、最近ハーバード大学ジュニアフェローを務めたYuan Caoでした。

ハーバード大学の物理学者アミール・ヤコビー氏やエリック・マズール氏らとともに、曹氏らはその基礎研究を基礎にして、多くの種類の材料をねじって研究する簡単な方法を発明することで、よりツイストロニクス科学への道をスムーズに進めてきた。

新しい紙で自然は、薄い材料を自由にねじることができ、ねじれたデバイスを 1 つずつ製造する必要性を置き換えることができる、チームの爪ほどの大きさの機械について説明しています。研究や操作が容易な特性を持つ薄い 2D 材料は、より高性能なトランジスタに多大な影響を及ぼします。光学デバイス太陽電池や量子コンピューターなど。

「この開発により、ツイストをコントロールするのと同じくらい簡単になります。電子密度ハーバード大学物理学および応用物理学教授のヤコビー氏は、「密度の制御は、低次元物質における物質の新しい相を発見するための主なノブであり、今では密度とねじれ角の両方を制御できるようになり、無限の可能性が開かれる」と述べた。発見の可能性。」

曹操が初めて作ったツイスト二層グラフェンMITのパブロ・ジャリーロ・エレーロの研究室の大学院生として。刺激的でしたが、実際のねじりを再現するという課題によって、この達成感はさらに高まりました。

当時、それぞれのツイストデバイスを製造するのは難しく、その結果、独特で時間がかかりました、と曹氏は説明しました。これらの装置を使って科学を行うには、数十、場合によっては数百の装置が必要でした。彼らは、「すべてをひねる 1 つの装置」を作ることはできないだろうか、と曹氏は語った。これは、2 層の材料を自由にひねることができ、何百もの独自のサンプルを必要としないマイクロマシンだという。彼らは、新しいデバイスを MEMS (微小電気機械システム) ベースの 2D 材料用汎用作動プラットフォーム (略して MEGA2D) と呼んでいます。

Yacoby 研究所と Mazur 研究所は、グラフェンやその他の材料に一般化できるこの新しいツール キットの設計で協力しました。

現在、カリフォルニア大学バークレー校の助教授である曹氏は、「当社の MEGA2D テクノロジーを介してこの新しい『ノブ』を使用することで、ねじれたグラフェンやその他の材料の基礎となる多くのパズルを簡単に解決できると考えています」と述べています。「また、その過程で新たな発見もきっとあるでしょう。」

論文の中で研究者らは、グラフェンに近縁な六方晶系窒化ホウ素を2枚使用したデバイスの有用性を実証した。彼らは二重層デバイスの光学的特性を研究することができ、切望されたトポロジカル特性を持つ準粒子の証拠を発見しました。

彼らの新しいシステムの容易さは、例えば、低損失の光通信に使用できる光源を生成するために六方晶系窒化ホウ素ツイストロニクスを採用するなど、いくつかの科学の道を切り開きます。

「私たちのアプローチがこの繁栄した分野の他の多くの研究者に採用され、誰もがこれらの新しい機能から恩恵を受けることができることを願っています」と曹氏は語った。

この論文の筆頭著者はナノサイエンスと光学の専門家であるハオニング・タン氏で、マズール氏の研究室の博士研究員でハーバード大学量子イニシアチブのフェローでもあり、同氏はMEGA2D技術の開発には長い試行錯誤の過程があったと指摘した。

「私たちは 2D マテリアルのインターフェースをリアルタイムで制御する方法についてあまり知りませんでした。また、既存の方法では対応できませんでした」と彼女は言いました。「クリーンルームで数え切れないほどの時間を費やし、MEMS 設計を改良した後、多くの試みが失敗したにもかかわらず、約 1 年間の実験を経て、最終的に有効な解決策を見つけました。」すべてのナノ製造はハーバード大学のナノスケール システム センターで行われ、そこでスタッフが貴重な技術サポートを提供したとタン氏は付け加えた。

「MEMS技術と二重層構造を組み合わせたデバイスのナノ製造は、まさに傑作です」と物理学および応用物理学のバルカンスキー教授マズール氏は述べた。「結果として得られるデバイスの非線形応答を調整できることにより、光学およびフォトニクスにおける全く新しいクラスのデバイスへの扉が開かれます。」

この記事は、ハーバード大学ガゼット, ハーバード大学の公式新聞。その他の大学ニュースについては、次のサイトをご覧ください。ハーバード教育。引用