ナノスケール材料：モアレ超格子の光誘起ツイストとアンツイスト

二次元モアレ材料は、原子レベルに薄い単層を人工的に積層することによって形成される。積層の幾何学的配列の精密な選択により、相関量子相やトポロジカル量子相を操作することができる。こうしたデザイナー電子特性は、層間結合と原子の重ね合わせに非常に大きく依存する。未解決の問題として、原子の重ね合わせが光励起に対して超高速時間スケールでどのように応答するか、そして、モアレ幾何構造を動的に再構成して、出現する現象をリアルタイムで調整できるかというものがある。今回我々は、2°および57°のツイストWSe₂/MoSe₂ヘテロ2層において、モアレ超格子のコヒーレントなツイスト–アンツイスト運動がフェムト秒光励起によって駆動され、これを超高速電子回折により直接分解したことを示す。バンドギャップを超える光励起では、モアレ超格子の回折特性は1 ps以内に増強されるが、その数ピコ秒後には抑制されており、これは典型的な光誘起格子加熱とは著しく異なる。運動学的回折解析からは、試料ダイナミクスのシミュレーションで支持される通り、ピークから谷まで0.6°の局所ツイスト角変調が示され、これはサブテラヘルツ周波数のモアレフォノンと相関していた。この運動は、層間引力を過渡的に増大させる超高速電荷移動によって駆動される。今回の結果は、モアレ周期格子ひずみの超高速制御、ひいては、励起子、ポーラロン、相関駆動挙動を形作る局所モアレポテンシャルの超高速制御につながる可能性がある。

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