自從2004年石墨烯被發現以來，由單層原子組成的二維材料引起了人們的極大關注。它們具有獨特的電學、光學和機械性能，如高導電性、柔韌性和強度，這使它們成為激光、光伏、傳感器和醫療應用等領域很有前景的材料。當一張二維材料被放在另一張上並稍微旋轉時，扭曲可以從根本上改變雙層材料的性質，並導致產生奇異的物理行為，比如高溫超導等。
非線性光學（激發激光和數據傳輸）以及結構超潤滑性（一種新發現的機械特性）研究人員才剛剛開始瞭解。對這些性質的研究，催生了一個新的研究領域，被稱為扭轉電子學，之所以這麼叫，是因為它是扭曲和電子學的結合。阿爾託大學科學家與國際同行合作，現在首次開發出一種在足夠大的尺度上，製作這些扭曲層的新方法，其研究發表在《自然通訊》期刊上。
圖示：層與層之間扭曲角控制著晶體的對稱性，可以導致各種有趣的物理行為，如非傳統的超導電性、隧穿電導、非線性光學和結構的超潤滑性等。
研究轉移單原子層二硫化鉬(MoS2)的新方法，使研究人員能夠精確控制面積高達1平方釐米層之間的扭曲角度，使其在大小上打破紀錄，而層間扭角的大範圍控制，是扭轉電子學未來實際應用的關鍵。研究的主要作者之一、阿爾託大學杜羅軍（音譯）博士說：該扭曲方法使我們能夠在比以往更大的範圍內，調整堆疊多層二硫化鉬結構的性質，扭曲方法也可以適用於其他二維分層材料。
全新研究領域的重大進步
由於扭振研究是在2018年才引入的，在扭曲材料走向實際應用之前，仍然需要基礎研究來更好地瞭解它們的性質。沃爾夫物理學獎是最負盛名的科學獎之一，頒發給了他。今年，拉菲·比斯特里策、巴勃羅·賈裡洛-赫雷羅和艾倫·H·麥克唐納因他們在雙曲電子學方面的開創性研究而獲獎，這表明了這個新興領域有改變遊戲規則的潛力。以前的研究已經證明，通過傳送法或原子力顯微鏡針尖操縱技術，可以在小範圍內製造出所需的扭轉角度。
樣本大小通常在10微米左右，小於一根頭髮的大小，研究還製備了較大的幾層膜，但層間扭轉角是隨機的。現在，研究人員可以使用外延生長方法和水輔助轉移方法來生長大尺寸薄膜。由於在轉移過程中不需要聚合物，樣品的界面相對乾淨。通過控制扭角和超淨的界面，研究人員可以調整物理性質，包括低頻層間模式、能帶結構以及光學和電學性質，而且這項研究對於指導基於二維材料雙向電子學的未來應用具有重要意義。
博科園｜研究/來自：阿爾託大學
研究發表期刊《自然通訊》
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