Pozornie błaha zmiana kąta może kryć w sobie naprawdę niesamowite rezultaty. Naukowcy pracujący nad twistroniką, pionierską dziedziną fizyki materii skondensowanej, wykorzystują delikatne obroty materiałów 2D takich jak grafen, by zmienić ich właściwości na takie, których oczekujemy. Ten zaskakujący obszar badawczy stawia na głowie naszą wiedzę o materii i otwiera drzwi do nowych technologii, które mogą całkowicie zmienić nasz sposób życia.
Skręcone warstwy grafenu, które nie wyróżniają się na pozór niczym szczególnym mogą kryć w sobie naprawdę niesamowite właściwości. Od tych magnetycznych, przez nadprzewodnictwo, bądź zachowywanie się jak izolatory - to tylko niektóre zmiany osiągalne przez subtelne różnice kątów, nawet zaledwie 1,1, czy 1,2 stopnia między ułożonymi warstwami. Na pozór mogłoby się wydawać, że to nie znaczy absolutnie nic. Natomiast okazuje się, że ma go niesamowite znaczenie.
Nie jest to jednak takie proste. Mimo że odpowiednio skręcone warstwy grafenu tworzą nowe właściwości, to wciąż nie do końca rozumiemy przyczyn ich różnorodnych właściwości. Tym samym nie jesteśmy w stanie w pełni kontrolować tego, jakie dokładnie cechy charakterystyczne dla konkretnych konfiguracji otrzymamy. To nieco utrudnia otrzymywanie takich cech, które są w tym momencie najbardziej oczekiwane.
W laboratoriach Columbia University pojawiło się na szczęście pewne rozwiązanie. Ta metoda opiera się na długich "wstążkach" grafenu, które oferują wyższy poziom przewidywalności i kontroli niż tradycyjne kwadratowe "płachty". Chaos wynikający ze stosowania poprzedniej metody został nieco okiełznany. Długa wstążka grafenu zostaje wygięta w łuk i ostatecznie kładzie się ją na drugiej warstwie grafenu. uzyskuje się wtedy dosyć płynną zmianę kąta w kolejnych warstwach - od 0 do 5 stopni, bez odkształceń, które praktycznie rujnują starania badaczy. Istotnym przełomem jest to, że w ramach tej metody udało się stworzyć urządzenie pozwalające na pełną kontrolę kąta dla kolejnych warstw grafenowych wstążek. Jedno urządzenie oznacza niższy koszt przygotowania kolejnych warstw, dodatkowo zwiększa to kontrolę nad niepożądanymi tutaj odkształceniami. W poprzednich metodach tego kompletnie brakowało.
Laboratorium wykorzystuje mikroskopy o dużej rozdzielczości do potwierdzenia zarówno skuteczności urządzeń, jak i braku odkształceń. Dodatkowo stworzono model mechaniczny, przewidujący kąty skręcenia i odkształcenia w oparciu o kształt wstęgi. Początkowe badania skupiły się na charakterystyce wstęg grafenu i innych dwuwymiarowych materiałów. Metoda okazała się uniwersalna, sprawdzając się z każdym badanym typem materiału. Istotne jest także badanie, jak podstawowe właściwości materiałów zmieniają się w zależności od kąta skręcenia i odkształcenia. Przykładowo, dwie skręcone warstwy grafenu stają się nadprzewodnikami przy kącie 1,1 stopnia. Dotychczas przyczyna tego stanu rzeczy była zagadką.
Twistronika zdecydowanie zmienia myślenie o materii. To nie tylko naukowe eksperymenty, ale też naprawdę ciekawe narzędzie do projektowania nowych technologii, które mogą zrewolucjonizować nasze życie. Od superprzewodnictwa po niesamowite materiały magnetyczne. Wystarczy wykonać tylko niewielki obrót. Nie jest to jednak taki obrót, który możemy wykonać sami w naszych domach - prace nad grafenem są niesamowicie kosztowne i wymagają one specjalistycznych laboratoriów. Szkoda, bo sam pobawiłbym się urządzeniem do "skręcania" kolejnych warstw - ale pewnie znając moje szczęście... od razu bym je popusł.
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu
