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ずらして重ねると輝きを放つ二次元材料

Nature ダイジェスト Vol. 16 No. 6 | doi : 10.1038/ndigest.2019.190629

原文:Nature (2019-03-07) | doi: 10.1038/d41586-019-00704-x | Materials in flatland twist and shine

Bernhard Urbaszek & Ajit Srivastava

2種類の単原子層材料を重ね合わせて得られるモアレ超格子構造では、光学特性をねじれ角のみで変化させられることが4例の研究から明らかになり、こうした二次元ヘテロ構造が秘める大いなる可能性が示された。

原子レベルの薄さの二次元材料(原子層材料)は、光と強く相互作用し、魅力的な磁気特性をいくつも持つことから、光学やエレクトロニクスの分野で幅広い研究が進められている。2枚の異なる単原子層を特定の角度だけ回転させて重ねたり、格子定数(結晶構造における単位格子の軸の長さや軸間角度)が違う2種類の単原子層を重ねたりして二層ヘテロ構造を作ると、層間に働く相互作用によってポテンシャルに空間的周期性(モアレパターン)が生じ、それまで層内を自由に動き回っていた電子は、こうした「モアレポテンシャル」に捕捉されて動けなくなる1。モアレポテンシャルが二層ヘテロ構造の光学特性を大きく変化させ得ることは、これまで理論的には予測されてきたが2、実験的には観測されていなかった。今回、この予測を裏付けるような発光と光吸収の特徴が4つの研究チームによって観測され、それらの結果がNature 2019年3月7日号で4編の論文3–6として発表された。一連の成果は、二次元世界における光学特性の可能性を大きく広げるものである。

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Nature ダイジェスト Online edition: ISSN 2424-0702 Print edition: ISSN 2189-7778

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