谢菲尔德大学 信用:CC0公共领域 谢菲尔德大学的物理学家发现，当两种原子般薄的石墨烯材料放在一起时，它们的性质会发生变化，一种具有新型混合性质的材料出现了，这为新材料和纳米器件的设计铺平了道路
这种现象的发生既不是两个原子层的物理混合，也不是通过化学反应，而是通过一种微弱的所谓范德瓦尔斯相互作用将两个层相互连接在一起——类似于胶带附着在平面上的方式
在发表在《自然》杂志上的开创性研究中，科学家们还发现，这种新的混合材料的特性可以通过扭转两个堆叠的原子层来精确控制，为在未来技术中使用这种独特的自由度来控制复合材料和纳米器件的纳米尺度开辟了道路
堆叠不同材料层来制造所谓的异质结构的想法可以追溯到20世纪60年代，当时半导体砷化镓被研究用于制造微型激光器——现在这种激光器被广泛使用
今天，异质结构是普遍的，并且在半导体工业中被非常广泛地用作设计和控制器件中的电子和光学特性的工具
最近，在原子级二维(二维)晶体(如石墨烯)时代，出现了新型异质结构，原子级薄层通过相对较弱的范德华力结合在一起
绰号为“范德瓦尔斯异质结构”的新结构，通过将任意数量的原子薄层堆叠在一起，开启了创造大量“超材料”和新型器件的巨大潜力
在传统的三维材料中，数百种组合变得可能，否则是无法实现的，从而有可能获得新的未探索的光电器件功能或不寻常的材料特性
在这项研究中，研究人员使用了范德瓦尔斯异质结构，这种异质结构是由所谓的过渡金属二元化合物(TMDs)制成的，TMDs是一种广泛的层状材料
在它们的三维体积形式中，它们有点类似于石墨——铅笔引线中使用的材料——石墨烯是从石墨中提取出来的一个二维碳原子层
研究人员发现，当两个原子一样薄的半导体量子点结合成一个单一的结构时，它们的性质会发生杂交
谢菲尔德大学物理和天文系的亚历山大·塔尔塔科夫斯基教授说:“这些材料相互影响，改变彼此的性质，必须被视为一种全新的具有独特性质的‘元’材料——所以一加一不能等于二
“我们还发现，这种杂交的程度强烈依赖于每一层的单个原子晶格之间的扭曲
“我们发现，当扭曲这些层时，新的超原子周期性出现在异质结构中——称为莫尔超晶格
“莫尔超晶格的周期取决于扭转角，它决定了两种半导体的混合特性
" 在其他研究中，类似的效应主要在二维材料家族的“创始”成员石墨烯中被发现和研究
最新的研究表明，其他材料，特别是半导体，如TMDs，显示出很强的杂交，此外，可以通过扭转角来控制
科学家认为，这项研究显示了创造新型材料和设备的巨大潜力
塔尔塔科夫斯基教授补充道:“范德瓦尔斯异质结构中原子级薄材料之间的相互作用出现了更复杂的图景
这是令人兴奋的，因为它提供了获得更广泛的材料特性的机会，如不寻常的和扭转可调的电导率和光学响应，磁性等
当设计新的基于二维的设备时，这可以并且将被用作新的自由度
" 研究人员希望做进一步的研究，探索更多的材料组合，以了解新方法的能力
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