Двумерные ван-дер-ваальсовы материалы состоят из прочно связанных слоев молекул со слабой связью между слоями.
Исследователи использовали комбинацию сверхбыстрых импульсов лазерного света, которые возбуждают атомы в решетке материала теллурида галлия, с последующим воздействием на решетку сверхбыстрого импульса электронного луча.
Это показывает колебания решетки в реальном времени с помощью дифракции электронов и может привести к лучшему пониманию этих материалов.
«Это совершенно уникальный метод», – сказал Шэнси Хуанг, доцент кафедры электротехники и автор статьи в ACS Nano, в которой описывается их работа. "Цель состоит в том, чтобы полностью понять колебания решетки, в том числе в плоскости и вне плоскости."
Одно из интересных наблюдений в их работе – нарушение закона, применимого ко всем материальным системам.
Закон Фриделя утверждает, что на дифракционной картине пары центросимметричных брэгговских пиков должны быть симметричными, что является прямым результатом преобразования Фурье. Однако в этом случае пары пиков Брэгга показывают противоположные колебательные паттерны. Они называют это явление динамическим нарушением закона Фриделя.
Это очень редкое, если не беспрецедентное наблюдение взаимодействия лучей с этими материалами.
"Почему мы видим нарушение закона Фриделя?" она сказала. "Это из-за решетчатой структуры этого материала.
В слоистых 2D-материалах атомы в каждом слое обычно очень хорошо выравниваются в вертикальном направлении. В теллуриде галлия атомное выравнивание немного нарушено."
Когда лазерный луч падает на материал, нагревание генерирует продольную акустическую фононную моду низшего порядка, которая создает эффект колебания решетки.
Это может повлиять на способ дифракции электронов в решетке, что приведет к уникальному динамическому нарушению закона Фриделя.
Этот метод также полезен для изучения материалов с фазовым переходом, которые поглощают или излучают тепло во время фазового перехода. Такие материалы могут создавать электрокалорический эффект в твердотельных холодильниках.
Этот метод также будет интересен людям, изучающим кристаллы со странной структурой, и сообществу 2D материалов в целом.