앤 J. 매닝(Anne J. Manning),
6년 전 발견은 응집물질 물리학 세계를 휩쓸었습니다. 약간 비스듬한 두 층에 쌓인 초박형 탄소가 초전도체가 되었고, 층 사이의 비틀림 각도를 변경하면 전기적 특성이 전환될 수 있었습니다.랜드마크2018년 논문"마법각 그래핀 초격자"를 기술하는 것은 "트위스트로닉스"라는 새로운 분야를 시작했으며, 첫 번째 저자는 당시 MIT 대학원생이자 최근 하버드 주니어 펠로우인 Yuan Cao였습니다.
하버드 물리학자 Amir Yacoby, Eric Mazur 등과 함께 Cao와 동료들은 이러한 기초 작업을 기반으로 다양한 유형의 재료를 비틀고 연구하는 더 쉬운 방법을 발명함으로써 더 많은 비틀림 과학의 길을 원활하게 만들었습니다.
새로운종이~에자연얇은 재료를 마음대로 비틀 수 있는 팀의 손톱 크기 기계에 대해 설명하며, 뒤틀린 장치를 하나씩 제작할 필요성을 대체합니다.쉽게 연구하고 조작할 수 있는 특성을 지닌 얇은 2D 재료는 고성능 트랜지스터에 엄청난 영향을 미칩니다.광학 장치태양전지, 양자컴퓨터 등이 대표적이다.
"이번 개발로 비틀림을 제어하는 것만큼 쉽게 만들 수 있습니다.전자 밀도하버드 물리학 및 응용물리학 교수인 야코비(Yacoby)는 "2D 재료의"라고 말했다. "밀도를 제어하는 것은 저차원 물질에서 물질의 새로운 단계를 발견하는 주요 손잡이였으며 이제는 밀도와 비틀림 각도를 모두 제어하여 끝없이 열릴 수 있습니다.발견의 가능성."
조조가 처음으로 비틀어 만든 것이중층 그래핀MIT Pablo Jarillo-Herrero 연구실의 대학원생이었습니다.흥미로웠지만 실제 비틀림을 재현하는 데 어려움을 겪으면서 성과가 완화되었습니다.
당시 각각의 꼬인 장치는 생산하기 어려웠고 결과적으로 독특하고 시간이 많이 걸렸다고 Cao는 설명했습니다.이러한 장치로 과학을 수행하려면 수십 또는 수백 개의 장치가 필요했습니다.Cao는 "모든 것을 비틀 수 있는 하나의 장치"를 만들 수 있는지 궁금해했다고 Cao는 말했습니다. 두 층의 재료를 마음대로 비틀 수 있어 수백 개의 고유한 샘플이 필요하지 않은 마이크로머신입니다.그들은 그들의 새로운 장치를 MEMS(Micro-Electromechanical System) 기반의 2D 재료용 일반 작동 플랫폼, 줄여서 MEGA2D라고 부릅니다.
Yacoby와 Mazur 연구소는 그래핀 및 기타 재료에 일반화할 수 있는 이 새로운 도구 키트의 설계에 협력했습니다.
현재 캘리포니아 버클리 대학의 조교수인 Cao는 "MEGA2D 기술을 통해 이 새로운 '손잡이'를 사용함으로써 뒤틀린 그래핀 및 기타 재료의 많은 기본 퍼즐을 쉽게 해결할 수 있다고 생각합니다."라고 말했습니다."그것은 또한 그 과정에서 확실히 다른 새로운 발견을 가져올 것입니다."
논문에서 연구진은 그래핀과 가까운 친척인 육각형 질화붕소 두 조각을 사용하여 장치의 유용성을 입증했습니다.그들은 이중층 장치의 광학적 특성을 연구하여 탐나는 위상학적 특성을 가진 준입자의 증거를 찾을 수 있었습니다.
새로운 시스템의 용이성은 저손실 광통신에 사용할 수 있는 광원을 생성하기 위해 육각형 질화붕소 트위스트론을 사용하는 등 여러 가지 과학적 길을 열었습니다.
Cao는 "우리는 이 번영하는 분야의 다른 많은 연구자들이 우리의 접근 방식을 채택하고 모두가 이러한 새로운 기능의 혜택을 누릴 수 있기를 바랍니다"라고 말했습니다.
이 논문의 첫 번째 저자는 Mazur 연구실의 박사후 연구원이자 Harvard Quantum Initiative 펠로우인 나노과학과 광학 전문가인 Haoning Tang입니다. 그는 MEGA2D 기술 개발이 시행착오의 긴 과정이었다고 지적했습니다.
"우리는 2D 재료의 인터페이스를 실시간으로 제어하는 방법에 대해 많이 알지 못했고 기존 방법으로는 이를 해결할 수 없었습니다."라고 그녀는 말했습니다."많은 시도 실패에도 불구하고 클린룸에서 수많은 시간을 보내고 MEMS 설계를 개선한 후 약 1년 간의 실험 끝에 마침내 작동하는 솔루션을 찾았습니다."모든 나노제조는 Harvard의 Nanoscale Systems 센터에서 이루어졌으며 직원들은 귀중한 기술 지원을 제공했다고 Tang은 덧붙였습니다.
MEMS 기술과 이중층 구조를 결합한 장치의 나노제조는 진정한 역작이라고 발칸스키 물리학 및 응용 물리학 교수인 Mazur가 말했습니다."결과 장치의 비선형 응답을 조정할 수 있다는 것은 광학 및 포토닉스 분야에서 완전히 새로운 종류의 장치에 대한 문을 열어줍니다."
추가 정보:Haoning Tang et al, 2차원 재료의 온칩 다중 자유도 제어,자연(2024).DOI: 10.1038/s41586-024-07826-x
이 이야기는하버드 가제트, 하버드 대학의 공식 신문.추가적인 대학 소식을 보려면 다음 사이트를 방문하세요.Harvard.edu.소환
:트위스트로닉스용 2D 재료 조작을 단순화하는 새로운 장치(2024년 9월 17일)2024년 9월 17일에 확인함https://techxplore.com/news/2024-09-device-2d-materials-twistonics.html에서
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