Один из самых простых и красивых природных узоров можно наблюдать, когда свет проходит через пару слегка смещенных периодических структур. Это явление, известное как эффект муара, не только красиво на вид, но и имеет важные последствия для свойств материалов. В статье, опубликованной в журнале ACS Nano, команда под руководством исследователей из Института промышленных наук Токийского университета объявила об открытии ранее невиданного муарового узора: серии периодических одномерных полос в бислое дителлурида вольфрама.
В наноматериалах муаровые узоры зависят от относительного угла между двумя слоями атомов; изменяя угол между решетками, можно получить различные узоры. Обычно угол закручивания невелик — всего несколько градусов, — поскольку характерный размер узора уменьшается с увеличением угла закручивания. Однако когда исследователи экспериментировали с большими углами закручивания, произошло нечто неожиданное.
«Полученный узор представляет собой серию параллельных полос», — говорит Ицзинь Чжан, один из авторов исследования. «Типичные интерференционные картины выглядят как двумерные массивы ярких пятен. Эти одномерные полосы полностью отличаются от всех ранее известных узоров».
Этот феномен можно частично объяснить выбором материала. Дителлурид вольфрама имеет весьма нетрадиционную кристаллическую структуру, состоящую из искаженных четырехугольников, а не из упорядоченной сотовидной решетки. «Неупорядоченная решетка означает меньшие ограничения на угол закручивания», — объясняет Томоки Мачида, старший автор работы. «Выбрав для изучения этот материал, мы получили возможность исследовать узоры, возникающие при значительном увеличении угла».
С помощью теоретического моделирования и экспериментов с просвечивающей электронной микроскопией команда смогла подтвердить, что одномерные полосы возникают именно при углах закрутки 61,767º и 58,264º. Изменение угла даже на десятую долю градуса приводит к тому, что интерференционная картина возвращается к традиционным ярким пятнам.
«Муаровые узоры определяют оптоэлектронные свойства материалов, поэтому это открытие дает возможности для создания материалов с уникальными анизотропными свойствами», — говорит Чжан. «Например, вскоре можно будет настроить наноматериалы так, чтобы они проводили тепло или электричество в определенном направлении».
Исследователи предполагают, что другие материалы также обладают подобными одномерными узорами при больших углах закручивания, и в настоящее время занимаются их поиском, а также разрабатывают способы применения своего открытия для изучения одномерных явлений. Независимо от того, что они найдут, почти наверняка появятся и другие интересные интерференционные узоры.
[Фото: Institute of Industrial Science, The University of Tokyo / Yijin Zhang]
