![De kristalstructuur van een koolstof dubbellaag. De paarse buitenlaag en de blauwe binnenlaag hebben elk een vergelijkbare rangschikking van koolstofatomen, maar zijn slechts een paar graden ten opzichte van elkaar gedraaid. Krediet: © 2021 Isobe et al. Moir & amp; # 233; dan op het eerste gezicht lijkt](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2021/moiramp233th.jpg)
De kristalstructuur van een koolstof dubbellaag. De paarse buitenlaag en de blauwe binnenlaag hebben elk een vergelijkbare rangschikking van koolstofatomen, maar zijn slechts een paar graden ten opzichte van elkaar gedraaid. Krediet: © 2021 Isobe et al.
Materiaalgedrag is afhankelijk van factoren, waaronder de samenstelling van het materiaal en de rangschikking van de moleculaire onderdelen. Voor het eerst hebben onderzoekers een manier gevonden om koolstofnanobuisjes over te halen om moiré-patronen te creëren. Dergelijke structuren kunnen nuttig zijn bij materiaalonderzoek, met name op het gebied van supergeleidende materialen.
Professor Hiroyuki Isobe van de afdeling Chemie van de Universiteit van Tokio en zijn team creëren nanoscopische materiaalstructuren, voornamelijk van koolstof. Hun doel is om nieuwe manieren te verkennen om koolstofnanostructuren te creëren en om daarvoor nuttige toepassingen te vinden. De meest recente doorbraak van hun laboratorium is een nieuwe vorm van koolstofnanobuisjes met een specifieke rangschikking van atomen.
“We hebben met succes verschillende soorten atoomdikke koolstofnanobuisjes gemaakt die zichzelf samenvoegen tot complexe structuren”, aldus Isobe. “Deze nanobuisjes zijn gemaakt van opgerolde vellen koolstofatomen die hexagonaal zijn gerangschikt. We hebben brede en smalle die erin passen gemaakt. Dit betekent dat de resulterende complexe buisstructuur een dubbellaagse wand heeft. De hexagonale patronen van deze lagen zijn versprongen. zodat de twee lagen samen een zogenaamd moirépatroon creëren. En dat is belangrijk voor materiaalonderzoekers. “
Wanneer herhalende patronen elkaar overlappen, ontstaat een nieuw resulterend patroon. Als je dan een van de lagen verplaatst, of als je beweegt ten opzichte van de lagen, zal het resulterende patroon iets veranderen, bijvoorbeeld als je door een gaasgordijn naar een hordeur kijkt, of als je twee zeven bij elkaar houdt. De moirépatronen van het team ontstaan wanneer een hexagonaal raster van koolstofatomen enigszins wordt gedraaid ten opzichte van een ander vergelijkbaar hexagonaal raster.
Deze patronen zijn niet alleen voor de show; ze kunnen materialen voorzien van functionele eigenschappen. Twee gebieden die vooral kunnen profiteren van de hier gecreëerde eigenschappen zijn synthetische chemie, aangezien de moiré-koolstof dubbellaagbuizen uitdagende maar aantrekkelijke doelen kunnen zijn voor moleculaire zelfassemblage, en supergeleidende materialen, die kunnen leiden tot een generatiesprong in elektrische apparaten die veel minder vermogen om te draaien en zou veel beter in staat zijn dan de huidige apparaten.
Taisuke Matsuno, Yutaro Ohtomo, Maki Someya, Hiroyuki Isobe. Stereoselectiviteit bij spontane assemblage van gewalste incommensurate koolstofbilagen. Nature Communications DOI: 10.1038 / s41467-021-21889-8
Geleverd door University of Tokyo