La superconductividad -la capacidad de un material de transmitir una corriente eléctrica sin pérdidas- es un efecto cuántico que, a pesar de años de investigación, sigue limitado a temperaturas muy bajas. Ahora, un equipo de científicos del Instituto Max Planck para la Estructura y la Dinám ... más
Un método innovador para mapear la interacción entre capas atómicamente finas
Cuando dos capas atómicamente finas de un material se apilan y se retuercen ligeramente una encima de la otra, pueden desarrollar propiedades radicalmente diferentes. Pueden convertirse en superconductores o incluso desarrollar propiedades magnéticas o electrónicas debido a la interacción de sus dos capas. El desafío para los científicos es averiguar precisamente qué ocurre en estas dobles capas ultrafinas, y cómo estos cambios pueden ser inducidos y ajustados. Ahora un equipo de investigación de los Estados Unidos y Alemania ha desarrollado un método innovador para mapear la interacción entre tales capas. El trabajo sobre su nuevo concepto, "metrología muaré", ha sido publicado en Nature Communications.
Cuando dos capas de un material se apilan y se tuercen, forman una estructura periódica a gran escala, llamada superredonda de muaré. El equipo de investigación de las Universidades de Columbia y Harvard en los Estados Unidos y el Instituto Max Planck para la Estructura y la Dinámica de la Materia en Hamburgo y la RWTH de Aquisgrán exploraron el paisaje atómico y las características sutiles de tales redes muaré para obtener una mejor comprensión de estos sistemas.
El equipo desarrolló la metrología muaré como un marco teórico y experimental combinado y la aplicó a tres sistemas retorcidos representativos: el grafeno bicapa, el grafeno bicapa doble y el H-stacked MoSe₂/WSe₂. Mediante diversas técnicas de obtención de imágenes y modelización detallada, los investigadores descifraron la información material impresa en las superredes muaré y obtuvieron información sobre la interacción entre las capas que hasta entonces no era accesible por otros medios. Sin embargo, la metrología del muaré no se limita a un sistema material determinado, sino que puede utilizarse en todo el campo de las estructuras bicapa retorcidas.
En el corazón de la metrología muaré se encuentra la noción de relajación. Cuando dos capas atómicas se colocan una encima de la otra no permanecen quietas. De hecho, se comportan más como membranas deformables, y se estiran y comprimen en busca de configuraciones estables, basadas en la interacción entre las capas. Los autores de este estudio afirman que la información sobre la interacción está impresa encima de finos patrones espaciales que emergen después de la relajación atómica. Demuestran además cómo se puede extraer esta información para los casos estudiados, y proporcionan limitaciones que pueden guiar la futura modelización de estos sistemas.
La sensibilidad sin precedentes de la que se informa puede entenderse a partir de la descripción de la superred de muaré en términos de un patrón de interferencia geométrica de las redes de las dos capas. De modo que, así como los cambios diminutos entre dos caminos pueden resolverse estudiando el patrón de interferencia de la luz que viaja a través de cada uno de ellos (como se hizo notablemente en el experimento del LIGO, por ejemplo), aquí los cambios subatómicos en la posición atómica se proyectan a un patrón espacial medible a gran escala.
Más allá de las implicaciones teóricas, el equipo también desarrolló herramientas de simulación de relajación que pueden ayudar en la modelización y el diseño de campos de tensión no uniformes en dispositivos realistas. Muestran una notable concordancia con los resultados experimentales.
Las mediciones experimentales y el modelado teórico fueron desarrollados y
realizados por científicos de la Universidad de Columbia con el apoyo teórico del MPSD de Hamburgo, la Universidad RWTH de Aquisgrán y Harvard.
Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie
-
Noticias
Los movimientos de los electrones dentro de un átomo
Los láseres de electrones libres de rayos X duros (XFEL) han emitido pulsos de rayos X intensos y ultracortos durante más de una década. Una de las aplicaciones más prometedoras de los XFELs es en la biología, donde los investigadores pueden capturar imágenes hasta la escala atómica incluso ... más
Inducir la transparencia pateando los átomos
Todos los dispositivos foto-electrónicos funcionan sobre la base de que los materiales en su interior absorben, transmiten y reflejan la luz. La comprensión de las propiedades fotográficas de un material específico a nivel atómico no sólo ayuda a decidir qué material elegir para una aplicac ... más
-
Noticias
Una nueva técnica amplía las baterías de metal de litio de nueva generación
Los vehículos eléctricos (EV) son muy prometedores para nuestro futuro sostenible y de bajo consumo energético, pero entre sus limitaciones se encuentra la falta de una batería de larga duración y alta densidad energética que reduzca la necesidad de repostar en los viajes de larga distancia ... más
Los grandes datos y la química sintética podrían combatir el cambio climático y la contaminación
Los científicos de la Universidad de Carolina del Sur y de la Universidad de Columbia han desarrollado una forma más rápida de diseñar y fabricar membranas de filtración de gases que podrían reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y disminuir la contaminación. Su nuevo método, ... más
La mayoría de los materiales sintéticos, incluidos los de los electrodos de batería, las membranas poliméricas y los catalizadores, se degradan con el tiempo porque no tienen mecanismos internos de reparación. Si pudieras distribuir microrobots autónomos dentro de estos materiales, entonces ... más
-
Noticias
Misterio ultracongelado resuelto
En una famosa parábola, tres ciegos se encuentran con un elefante por primera vez. Cada uno toca una parte - la trompa, la oreja o el costado - y concluye que la criatura es una gruesa serpiente, un abanico o una pared. Este elefante, dijo Kang-Kuen Ni, es como el mundo cuántico. Los cientí ... más
La reacción química más fría en el universo conocido tuvo lugar en lo que parece ser un caótico lío de láseres. La apariencia engaña: En lo profundo de ese caos cuidadosamente organizado, a temperaturas millones de veces más frías que en el espacio interestelar, Kang-Kuen Ni logró una hazañ ... más
La molécula anti-inflamatoria cortistatina disminuye el número y tamaño de las placas ateroscleróticas en el corazón, arco aórtico, las arterias carótidas y la aorta, según ha demostrado un estudio internacional con ratones, dirigido por investigadores del Consejo Superior de Investigacione ... más
-
Noticias
La base de Graphene Forms para el acelerómetro más pequeño del mundo
En lo que podría ser un gran avance para las tecnologías de sensores corporales y de navegación, un equipo de científicos en Suecia y Alemania ha desarrollado el acelerómetro más pequeño jamás reportado. Para ello, aprovechan las propiedades mecánicas y de conducción únicas del material gra ... más
- 1Produciendo hidrógeno a partir del agua
- 2Los superhéroes, los alimentos y las aplicaciones aportan un giro moderno a la tabla periódica
- 3Desarrollan nuevas espumas de poliuretano biodegradables a partir de paja de trigo
- 4El primer proyecto de hidrógeno verde se hace realidad
- 5Se han encontrado nuevas vías para la degradación biotecnológica de los desechos industriales
- 6Una batería acuosa más segura, menos costosa y de carga rápida
- 7Tan duro como un diamante y tan deformable como el metal
- 8Nueva ruta hacia los plásticos químicamente reciclables
- 9Aumento de la actividad de los catalizadores
- 10El catalizador transforma los residuos plásticos en ingredientes valiosos a baja temperatura
- Los procesos de oxidación en los motores de combustión y en la atmósfera sig ...
- Sustancias químicas potencialmente dañinas en los juguetes de plástico
- La elección del socio adecuado: La síntesis de un complejo de metales raros ...
- Ajuste de las superficies de los electrodos para optimizar la producción de ...
- ¿Comenzó la evolución darwiniana antes de la vida misma?
- Los procesos de oxidación en los motores de combustión y en la atmósfera siguen los mismos caminos
- ¿Comenzó la evolución darwiniana antes de la vida misma?
- Primeros módulos termoeléctricos sin telurio para la generación de energía en aplicaciones de baja temperatura
- Descubrimiento de nuevos catalizadores sólidos para la electrólisis del agua
- La receta perfecta para las células solares de perovskita eficientes