作者:内布拉斯加大学林肯分校的斯科特·施拉格
在被称为二硫化铼(蓝色和黄色原子)的半导体上呈现出一种纳米级的薄聚合物(半透明的蓝色)
通过将材料分层，然后翻转聚合物中窄条(绿色)的极化，内布拉斯加州的夏虹和同事成功地更精确地控制了电流，并证明了二硫化铼的一个重要技术特性
信用:大卫李和夏虹 这需要一个纳米尺度的建设项目，与遍布内布拉斯加州高速公路的更大的项目不相上下，但是物理学家夏虹现在已经能够很好地引导杂乱无章的电子交通，并对其进行分析，然后将其用于下一代技术
洪和她的内布拉斯加大学林肯分校的同事们在过去的几年里致力于研究在一层接一层地沉积纳米尺度的薄材料时会发生什么，会取得什么样的成果
她一直忙着用铁电体覆盖半导体的原子层——半导体的导电性比绝缘体好，但不如金属好——铁电体的正负电荷排列或极化可以通过对它们施加电场而立即转换
利用这种方法，洪已经在底层半导体中引发了各种有趣的、技术上吸引人的、或许是最好的可重构现象
在一项新的研究中，她的团队在一种叫做二硫化铼的半导体上层叠了一层铁电聚合物
先前的研究表明，二硫化铼拥有一种珍贵的特性:在某些方向上比其他方向更容易传输电子或导电
这种被称为各向异性的特性，赋予了电气工程师对电流流动更大、更必要的控制
但事实证明，测量、调查和操纵这一现象非常困难，部分原因是电子即使穿过最薄的二硫化铼片，也容易相互侧击或丁字
洪的解决方案？锁定上面聚合物的极化，并有效地将下面的半导体转化为阻止电流流动的绝缘体
然后，翻转聚合物的极化，但只能在一个300纳米宽的带子里，将上面的铁电材料一分为二
结果是:在它下面的二硫化铼绝缘层中有一条薄的导电纳米线
或者，正如洪所描述的那样，是一条在无法穿越的沙漠中孤独的电子高速公路
由于电子传输仅限于这条路径，洪和她的哈士奇同事准备以前所未有的精度研究它的流动
当他们这样做时，他们发现二硫化铼的导电性在很大程度上取决于路径本身的方向
如果该路径接近平行于由材料中原子排列定义的轴，它的导电性能几乎与金属一样好
然而，如果路径垂直于该轴，电导率会急剧下降
事实上，电导率的角度相关差异——其各向异性——比迄今为止2D铁电控制结构中报道的任何差异都大5000倍
内布拉斯加大学物理学和天文学副教授洪说:“因此，我们首次使用这种非常特殊的技术来证实各向异性是巨大的。”
洪说，令人惊讶的是，当在四原子层厚的二硫化铼中测量时，各向异性最大
也是在四层版本中，她的团队的测量结果与乔治·霍姆斯大学物理学和天文学教授叶夫根尼·锡伯勒的理论预测最为一致
部分原因？洪说，增加一些层次减少了一些复杂性
影响单层二硫化铼各向异性的因素很多
但是，四层版本中的极端电导率差异可以仅通过其所谓的能带结构来预测:有多少电子可以填充一个能级，使它们开始迁移，并通过这样做传导电流
研究人员总结道，随着层数的增加，该能带在某些方向变平，从而导致电子之间更多的交通堵塞，并加剧电导率的方向差异
“大多数人倾向于关注单层，”洪说
“但我们发现，实际上，只有几层材料更有趣
" 洪说，这方面的知识以及这种效应本身的强度，可能会使二硫化铼在制造透镜时特别有用，这种透镜聚焦电子的方式很像光学透镜聚焦光线的方式
电子透镜有助于产生超高分辨率的纳米物体图像，这些图像是光无法分辨的
洪说:“这种材料本质上具有使电子只在一个方向上有效运动的能力。”
“所以我们可以用这个作为这些镜头的积木
" 洪说，它的各向异性，加上二硫化铼的原子组成所固有的其他特性，也可能使这种材料成为产生和控制一系列现象的富有成效的场所，这些现象比大多数材料所能声称的要广泛得多
“我认为这是一种材料，”她说，“例如，你可以在其中承载磁性或超导性
“我们认为这是一个起点
所以我们想把它作为一个主体材料，并且，可能通过一些操作，学会打开和关闭这些现象
" 研究人员在《物理评论快报》杂志上报道了他们的发现
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