Новости космоса и технологий. » Нанотехнологии » Исследователи применяют наноразмерный графеновый «магический» угол к акустике

Исследователи применяют наноразмерный графеновый «магический» угол к акустике

Опубликовал: Admin, 19-11-2020, 01:01, Нанотехнологии, 89, 0

Исследователи применяют наноразмерный графеновый «магический» угол к акустике

Два атомно тонких углеродных листа, наложенных друг на друга, называемых двухслойным графеном, проявляют уникальные свойства, когда один из слоев скручен на определенный угол - «магический» угол. Изучение магии и других угловых несовпадений между двумя слоями материала и их влияния на свойства материала получило название твистроника, быстро развивающаяся область физики конденсированного состояния.

Чтобы довести твистронику до макромасштаба, группа исследователей из Пенсильвании разработала акустический эквивалент магического угла двухслойный графен . Их статья была недавно принята в Физическая проверка B: Быстрая связь .

«Изучение аналогов концепций физики конденсированного состояния может дать нам новые идеи и приложения в акустике», - сказал Юнь Цзин, доцент кафедры акустики и биомедицинской инженерии.

В ходе моделирования группа исследователей построила акустическое оформление от квартиры плита содержащий гексагональный узор дырок, аналогичный расположению атомов в графене на наномасштабе. Они добавили еще один пластинчатый слой, похожий на графен, выровняв пластины, но оставив вертикальный воздушный зазор между ними, и скрутили верхнюю пластину. Этот поворот создал характерный узор муара - также наблюдаемый в типичном графене под магическим углом - в результате двух наложенных одинаковых узоров, один из которых слегка повернут или смещен.

Затем исследователи смоделировали движение звуковых волн внутри массива. Они обнаружили, что волны распространяются между пластинами под определенными углами закручивания, акустическая энергия сосредоточены вокруг определенных областей муарового узора, где отверстия в верхнем и нижнем слоях совпадают. Это поведение, по словам исследователей, отражает поведение электронов в графене с магическим углом на атомном уровне.

«Электроны, движущиеся в таких материалах, как графен, математически похожи на акустические волны, движущиеся в воздухе между повторяющимися структурами», - сказал Юаньчэнь Дэн, докторант по акустике.

Эти сходства могут помочь исследователям теоретически исследовать дальнейшие применения обычного графена с магическим углом без ограничений, связанных с экспериментами с ним, сказала команда. Их акустическая система Было бы легче изготовить в лаборатории, потому что он не разработан для наномасштаба, сказал Цзин, а скручивание будет легче контролировать, учитывая больший размер образца.

Исследователи также обнаружили, что их установка открыла новые возможности для изучения магических углов, для которых существующие исследования были сосредоточены на малых углах ниже трех градусов. Исследователи могли управлять расстоянием между графеновыми пластинами, чтобы управлять магическим углом - что чрезвычайно сложно для графена с магическим углом в наномасштабе. Исследователи обнаружили, что их разработка дала гораздо большее количество магических углов, чем считалось ранее.

«Чем больше угол закручивания, тем меньше размер конструкции, - сказал Цзин. «Образцы будет легче моделировать и в конечном итоге изготавливать».

Концентрация волны энергия в определенных местах массива акустического графена могут быть приложения для сбора энергии. Если графеновые пластины спроектированы так, чтобы быть пьезоэлектрическими в областях, где ограничена акустическая энергия, они могли бы преобразовывать механическую энергию колебаний акустической волны в электрическую. При дальнейших исследованиях акустический графен под магическим углом может стать пригодным для сбора энергии в различных сценариях.

Исследователи планируют изучить дальнейшие возможности акустической магии- угол графен а также расширить свои исследования в областях, касающихся различных типов волн.

«Приведя эту двухслойную схему к макроскопическому масштабу, вы можете экспериментировать с различными структурами и волнами», - сказал Дэн. «Наша система является акустической, но может обеспечивать обратную связь для любых систем с использованием математических функций, подобных волновым уравнениям».


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии