Washingtonin yliopiston tutkijoiden johtamassa ryhmässä metalliyhdiste wolframiditelluridista (WTe2) tehtiin löytö, että sen 2D-muoto voi läpikäydä ”ferrosähköistä vaihtoa”. Havaittiin, että kun kaksi yksikerroksista yhdistetään, tuloksena olevassa ”kaksikerroksisessa” rakenteessa kehittyy spontaani sähköpolarisaatio. Tätä polarisaatiota voidaan kääntää kahden vastakkaisen tilan välillä sovelletulla sähkökentällä.
- Ferrosähköisen kytkeytymisen löytäminen tässä 2D-materiaalissa oli täydellinen yllätys. Emme etsineet sitä, mutta näimme epätavallista käyttäytymistä, ja sen jälkeen, kun teimme hypoteesin sen luonteesta, suunniteltiin joitain kokeita, jotka vahvistivat sen hienosti, kertoo fysiikan professori David Cobden.
WTe2 on ensimmäinen kuorittu 2D-materiaali, jonka tiedetään läpikäyvän ferrosähköinen vaihtokytkentä. Ennen tätä keksintöä tutkijat olivat havainneet ferrosähköistä kytkentää vain sähköisissä eristeissä. Mutta WTe2 ei ole sähköinen eriste. Se on itse asiassa metalli.
WTe2 ylläpitää ferrosähköistä kytkentää huoneenlämmössä. Kytkentä on luotettava eikä heikkene ajan myötä, toisin kuin monissa tavanomaisissa kolmiulotteisissa ferrosähköisissä materiaaleissa. Jo aiemmin osin sama tutkijaryhmä oli havainnut, että WTe2 on myös ”topologinen eriste”. WTe2 on ensimmäinen 2D-materiaali, jolla on tämä eksoottinen omaisuusuus.
Ferrosähköisten ominaisuuksien omaavilla materiaaleilla voi olla sovelluksia muistitallennuksessa, kondensaattoreissa, RFID-korttitekniikoissa ja jopa lääketieteellisissä antureissa. Monet tutkimukset ovat osoittaneet, että 2D-kerrosten kiertosuunnalla on tärkeä rooli etsittäessä uusia ominaisuuksia, jotka syntyvät, kun materiaalit yhdistetään.
Kolumbian yliopiston tutkijat ovat kehittäneet "twistronic" -rakenteen, jonka avulla toistensa päälle asetettujen kahden eri 2D-materiaalin kerroksen kiertokulmaa voidaan helposti tutkimustyön aikana muuttaa. Aiemmin kiertokulma määräytyi materiaalin valmistuksen yhteydessä.
Tutkijoiden kehittämä rakenne perustuu heikkoon kitkaan, joka esiintyy kerrosten välisellä rajapinnalla. Kerroksia pitävät yhdessä van der Waalsin voimat, jotka ovat paljon heikommat kuin kunkin kerroksen atomisidokset.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 23.8.2018
Moni uusi sähköauton omistaja kokee toimintasädeahdistusta. Tätä ongelmaa autonvalmistajat voivat helpottaa siirtymällä piipohjaista IGBT-piireissä piikarbidiopohjaisiin siruihin. auton vetoinvertterissä.
