Onderzoekers van de Universiteit van Manchester hebben interessante verschijnselen ontdekt wanneer meerdere tweedimensionale materialen worden gecombineerd tot van der Waals-heterostructuren (gelaagde "sandwiches" van verschillende materialen).

Deze heterostructuren worden wel eens vergeleken met Legoblokjes, waarbij de afzonderlijke blokken verschillende atomair dunne kristallen vertegenwoordigen, zoals grafeen, en worden op elkaar gestapeld om nieuwe apparaten te vormen.

Gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang , het team concentreerde zich op hoe de verschillende kristallen elkaars fundamentele eigenschappen beginnen te veranderen wanneer ze zo dicht bij elkaar worden gebracht. Van bijzonder belang is wanneer twee kristallen nauw bij elkaar passen en een moirépatroon wordt gevormd. Van dit moirépatroon is aangetoond dat het een reeks eigenschappen beïnvloedt in een toenemende lijst van 2D-materialen. Echter, typisch, de geometrie van het moirépatroon legt een beperking op aan de aard en omvang van het effect.

Een moirépatroon is te wijten aan de mismatch en rotatie tussen de materiaallagen, die een geometrisch patroon produceert dat lijkt op een caleidoscoop.

Het team doorbrak deze beperking door moiré-patronen te combineren tot een composiet "super-moiré" in grafeen, zowel uitlijnen op substraat en inkapseling hexagonaal boornitride. De onderzoekers demonstreerden de aard van deze samengestelde super-moiré-roosters door bandstructuurmodificaties in grafeen in het lage-energieregime te laten zien. Verder, ze suggereren dat de resultaten nieuwe richtingen zouden kunnen bieden voor onderzoek en de fabricage van apparaten.

Zihao Wang en Colin Woods, auteurs van het artikel, zei:"De afgelopen jaren moiré-patronen hebben de observatie mogelijk gemaakt van vele opwindende fysieke verschijnselen, van nieuw, langlevende excitonische toestanden, Hofstadters vlinder, en supergeleiding. Onze resultaten doorbreken de geometrische beperking voor deze systemen en bieden daarom nieuwe mogelijkheden om meer van dergelijke wetenschap te zien, evenals nieuwe wegen voor toepassingen."