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发现范德瓦尔斯材料的新见解

更新时间:2020-07-12 21:36点击:

发现范德瓦尔斯材料的新见解

据宾夕法尼亚州立大学和加利福尼亚SLAC国家加速器实验室的研究人员称,层状范德瓦尔斯材料在电子和光子应用方面具有很高的兴趣,他们为层状材料与激光和电子束的相互作用提供了新的见解。

二维范德瓦尔斯材料是由分子层间键合较强而层间键合较弱的分子层组成。

研究人员使用激光的超快脉冲组合来激发碲化镓材料晶格中的原子,然后将晶格暴露在电子束的超快脉冲下。这显示了实时的晶格振动使用电子衍射,可以导致更好地理解这些材料。

“这是一项非常独特的技术,”电气工程助理教授黄生喜说,他在ACS Nano上发表了一篇论文,描述了他们的工作。“目的是完全理解晶格振动,包括面内和面外振动。”

在他们的工作中,一个有趣的观察是对一个适用于所有物质系统的定律的破坏。弗里德尔定律假设在衍射图形中,中心对称的布拉格峰对应该是对称的,直接由傅里叶变换产生。然而,在这种情况下,布拉格峰对显示相反的振荡模式。他们称这种现象为弗里德尔定律的动态破坏。这是非常罕见的,如果不是前所未有的观察之间的相互作用的光束和这些材料。

“为什么我们看到弗里德尔定律被打破了?”她说。“这是因为这种材料的晶格结构。在分层的二维材料中,每一层的原子通常在垂直方向上排列得很好。在碲化镓中,原子排列有点偏离。”

当激光束照射到材料上时,加热产生了最低阶纵向声学声子模式,从而使晶格产生摆动效应。这可以影响电子在晶格中衍射的方式,导致弗里德尔定律的独特动态破坏。

该技术也可用于相变材料的研究,这些相变材料在相变过程中吸收或辐射热量。这种材料可以在固态冰箱中产生电热效应。这项技术对于研究奇特结构晶体和一般二维材料的人来说也很有趣。


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