นักวิทยาศาสตร์จาก Rutgers University – New Brunswick ระบุวัสดุระดับใหม่ที่เรียกว่า Intercrystal ซึ่งอาจมีบทบาทสำคัญในการจัดหาเทคโนโลยีในอนาคต
วัสดุเหล่านี้แสดงพฤติกรรมทางอิเล็กทรอนิกส์ใหม่ซึ่งตามทีมวิจัยสามารถนำไปสู่การพัฒนาส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่มีประสิทธิภาพการคำนวณควอนตัมและวัสดุที่ยั่งยืนมากขึ้น
ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ใน วัสดุธรรมชาติทีมอธิบายว่าพวกเขาสร้างอะคริสต์อินเตอร์ได้อย่างไรจัดเรียงกราฟีนสองชั้น – แต่ละอะตอมเพียงหนึ่งอะตอม – ในการเข้าโค้งขนาดเล็กเลี้ยวบนชั้นของโบรอนไนไตรด์วัสดุที่ทำจากอะตอมโบรอนและไนโตรเจนจัดเรียงในเครือข่ายหกเหลี่ยม
การบรรเทาทุกข์ที่ไม่ละเอียดอ่อนนี้เกิดขึ้นรูปแบบmoiréซึ่งเป็นรูปแบบที่รบกวนคล้ายกับที่มองเห็นได้ในระหว่างการซ้อนทับของหน้าจอขนาดเล็กซึ่งเปลี่ยนวิธีที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านโครงสร้างอย่างมาก
การค้นพบของเราเปิดเส้นทางการออกแบบวัสดุใหม่ inter -intercrysts ให้เราจัดการใหม่เพื่อควบคุมพฤติกรรมทางอิเล็กทรอนิกส์ด้วยความช่วยเหลือของเรขาคณิตเองโดยไม่ต้องเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีของวัสดุ–
Eva Andrei สภาศาสตราจารย์และหัวหน้าผู้เขียนการศึกษาภาควิชาฟิสิกส์และดาราศาสตร์โรงเรียนศิลปะและวิทยาศาสตร์มหาวิทยาลัย Rutgers มหาวิทยาลัย
ด้วยความเข้าใจที่ดีขึ้นและจัดการกับพฤติกรรมของอิเล็กตรอนในวัสดุเหล่านี้นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า inter -inter -transistors สามารถนำไปสู่ทรานซิสเตอร์และเซ็นเซอร์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น -เทคโนโลยีที่ใช้วัสดุและเทคนิคการประมวลผลที่ซับซ้อนมากขึ้น
คุณสามารถจินตนาการถึงการออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดซึ่งแต่ละฟังก์ชั่น – การสลับการตรวจจับการแพร่กระจายสัญญาณ – ถูกควบคุมโดยการปรับรูปทรงเรขาคณิตในระดับอะตอม การมีเพศสัมพันธ์อาจเป็นบล็อกองค์ประกอบของเทคโนโลยีในอนาคตดังกล่าว–
JEDEDIAH PIXLEY, CO -Author และรองศาสตราจารย์, ฟิสิกส์, Rutgers University
การศึกษาขึ้นอยู่กับสาขาฟิสิกส์ที่เพิ่มขึ้นที่รู้จักกันในชื่อ Twistronicsที่ซึ่งวัสดุมีชั้นที่มุมที่แม่นยำสร้างรูปแบบmoiré การกำหนดค่าเหล่านี้สามารถเปลี่ยนพฤติกรรมของอิเล็กตรอนได้อย่างมีนัยสำคัญซึ่งให้คุณสมบัติที่ไม่ได้สังเกตในผลึกทั่วไป
Andrei และทีมงานของเธอช่วยเปิดสาขานี้ในปี 2009 เมื่อพวกเขาแสดงให้เห็นว่าโครงสร้างกราฟีนที่บิดเบี้ยวสามารถเปลี่ยนอสังหาริมทรัพย์อิเล็กทรอนิกส์ทำให้เกิดความสนใจในวัสดุตามMoiré-Wystor
ในผลึกทั่วไป – วัสดุที่มีตาข่ายอะตอมซ้ำ – การเคลื่อนไหวของอิเล็กตรอนเป็นที่เข้าใจและคาดการณ์ได้ดีเนื่องจากความสมมาตร แต่ในระหว่างการบริจาคระหว่างการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเล็ก ๆ อาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์
สิ่งนี้เปิดประตูสู่ปรากฏการณ์ที่ผิดปกติเช่นตัวนำยิ่งยวดและแม่เหล็ก – พวกเขามักจะไม่เกิดขึ้นในผลึกมาตรฐาน ตัวอย่างเช่น superconductors ดำเนินการไฟฟ้าโดยไม่มีภูมิคุ้มกันเป็นศูนย์ทำให้การไหลอย่างต่อเนื่องของกระแสไฟฟ้า
นักวิจัยเชื่อว่า intercristles สามารถนำไปสู่อิเล็กทรอนิกส์รุ่นใหม่รวมถึงวงจรความล้มเหลวต่ำเซ็นเซอร์อะตอมและส่วนประกอบสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมและอุปกรณ์ขั้นสูงอื่น ๆ
–เนื่องจากโครงสร้างเหล่านี้สามารถทำจากองค์ประกอบที่ไม่มีสารพิษมากมายเช่นถ่านหินโบรอนและไนโตรเจนไม่ใช่ดินแดนที่หายากจึงเสนอเส้นทางที่สมดุลและปรับขนาดได้มากขึ้นสำหรับเทคโนโลยีในอนาคตAndrea กล่าว
Inter -intercrysts แตกต่างจากผลึกทั่วไปและ quasikrysts ซึ่งเป็นวัสดุประเภทหนึ่งที่ค้นพบในปี 1982 ด้วยการสั่งซื้อ แต่ไม่ใช่โครงสร้างซ้ำ
ทีม Rutgers มาพร้อมกับเทอมนี้ ผลึก เนื่องจากวัสดุเหล่านี้รวมคุณสมบัติของทั้งสอง: เช่น quasikrysts พวกเขาจึงมีรูปแบบที่ไม่เปลี่ยนแปลง แต่ยังแบ่งสมมาตรด้วยคริสตัลธรรมดา
–การค้นพบ quasicrysts ในปี 1980 ถามกฎเก่าเกี่ยวกับลำดับปรมาณู ขอบคุณ inter -intercrysts เราไปอีกขั้นหนึ่งแสดงให้เห็นว่าวัสดุสามารถออกแบบมาเพื่อเข้าถึงขั้นตอนใหม่ของสสารโดยใช้ความยุ่งยากทางเรขาคณิตในระดับที่เล็กที่สุดAndrea กล่าว
ทีมมีแง่ดีเกี่ยวกับการค้นพบนี้ที่สามารถนำไปสู่
–นี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้น เรารู้สึกตื่นเต้นที่ได้เห็นว่าการค้นพบนี้จะนำเราไปที่ใดและมันจะส่งผลกระทบต่อเทคโนโลยีและการเรียนรู้ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าPixley กล่าว
ผู้เข้าร่วม Rutgers คนอื่น ๆ ในการศึกษาคือผู้ร่วมงาน Xinyuan Lai, Guohong Li และ Angela Coe จากภาควิชาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ ผู้ทำงานร่วมกันจากญี่ปุ่นของสถาบันวิทยาศาสตร์วัสดุแห่งชาติยังได้เข้าร่วมในการวิจัย
อ้างอิงถึงวารสาร:
Lai, X. , และใน– (2025) ผลึกเป็นระยะและ quasiperiodic ในโครงสร้าง heterostructures ของกราฟีนสองชั้นที่บิดเบี้ยวบน boron nitride หกเหลี่ยม วัสดุธรรมชาติ doi.org/10.1038/S41563-025-02222-W