(Phys.org) —Onderzoekers van de Universiteit van Manchester hebben laten zien hoe ze de eigenschappen van stapels tweedimensionale materialen kunnen controleren, kansen bieden voor nieuwe, voorheen ondenkbare elektronische apparaten.

De isolatie van grafeen aan de universiteit in 2004 leidde tot de ontdekking van vele andere 2D-kristallen. Hoewel grafeen een ongeëvenaarde reeks superlatieven heeft, deze kristallen hebben een groot aantal eigenschappen:van de meest geleidende tot isolerende, van transparant tot optisch actief.

De volgende stap is om verschillende van deze kristallen te combineren in een 3D-stapel. Op deze manier, men kan 'heterostructuren' creëren met nieuwe functionaliteiten - die in staat zijn om toepassingen te leveren die de verbeelding van wetenschappers en commerciële partners tot nu toe te boven gaan.

De eerste voorbeelden van dergelijke heterostructuren bestaan ​​al:tunneltransistors, resonante tunneling diodes, en zonnecellen.

Inschrijven Natuurfysica , de wetenschappers, onder leiding van Nobelprijswinnaar Sir Kostya Novoselov, aantonen dat lagen in dergelijke stapels sterk kunnen interageren, waarmee de onderzoekers leren hoe ze de eigenschappen van dergelijke heterostructuren kunnen beheersen.

Door de relatieve oriëntatie tussen grafeen en het onderliggende boornitride - een van de 2D-materialen en een uitstekende isolator - te regelen, kan het team de kristalstructuur van grafeen reconstrueren. Dit leidt tot het ontstaan ​​van lokale stammen in grafeen en zelfs tot het openen van een bandgap, die nuttig kunnen zijn voor de functionaliteit van veel elektronische apparaten.

Professor Novoselov zei:"Onderzoek naar heterostructuren wint aan kracht, en dergelijke mogelijkheden voor het beheersen van de eigenschappen van heterostructuren kunnen zeer nuttig worden voor toekomstige toepassingen."

PhD-student Colin Woods, de onderzoeker die het overgrote deel van het werk heeft verricht, zei:"Het was buitengewoon opwindend om te zien dat de eigenschappen van grafeen zo dramatisch kunnen veranderen door de twee kristallen slechts een fractie van een graad te draaien.

"Over het algemeen, het vorige model dat werd gebruikt om het soort interactie te beschrijven dat in onze experimenten is waargenomen, beschrijft alleen het 1-dimensionale geval, maar zelfs daar levert het zeer niet-triviale oplossingen op.

"We hopen dat ons systeem de wiskundige ontwikkeling van het model naar twee dimensies zal duwen, waar nog meer opwindende wiskunde te verwachten is."