Un nouveau champ électrique vortex susceptible d’améliorer les futurs dispositifs électroniques, magnétiques et optiques a été observé par des chercheurs de l’Université de la ville de Hong Kong (CityUHK) et des partenaires locaux.
La recherche, « Vortex polaire et quasicristallin observé dans le bisulfure de molybdène bicouche torsadé » publié dans Scienceest très précieux car il peut améliorer le fonctionnement de nombreux appareils, notamment en renforçant la stabilité de la mémoire et la vitesse de calcul.
Avec des recherches plus approfondies, la découverte du champ électrique vortex pourrait également avoir un impact sur les domaines de l’informatique quantique, de la spintronique et de la nanotechnologie.
« Auparavant, générer un champ électrique vortex nécessitait des techniques coûteuses de dépôt de couches minces et des procédures complexes. Cependant, nos recherches ont démontré qu’une simple torsion dans des matériaux bicouches 2D peut facilement induire ce champ électrique vortex », a déclaré le professeur Ly Thuc Hue du Département de Chimie et membre principal du Center of Super-Diamond and Advanced Films de CityUHK.
Pour obtenir une interface propre, les chercheurs ont généralement synthétisé directement les bicouches. Cependant, il est difficile de conserver la liberté dans les angles de torsion, en particulier pour les torsions à faible angle. L’équipe du professeur Ly a inventé la technique innovante de transfert assisté par la glace, qui, selon elle, a été cruciale pour obtenir une interface nette entre les bicouches, leur permettant de manipuler et de créer librement des bicouches torsadées.
Contrairement aux études précédentes qui portaient sur des angles de torsion inférieurs à 3 degrés, la technique de l’équipe leur a permis de créer un large spectre d’angles de torsion allant de 0 à 60 degrés, en tirant parti à la fois de la synthèse et de l’empilement artificiel par transfert assisté par glace.
Applications polyvalentes
La découverte du nouveau champ électrique vortex dans la bicouche torsadée a également créé un quasi-cristal 2D, améliorant potentiellement les futurs dispositifs électroniques, magnétiques et optiques. Les quasi-cristaux sont des structures irrégulièrement ordonnées en raison de leur faible conductivité thermique et électrique, ce qui les rend idéaux pour les revêtements de surface à haute résistance tels que les poêles à frire.
Selon le professeur Ly, ces structures peuvent avoir une gamme polyvalente d’applications car le champ électrique vortex généré diffère en fonction de l’angle de torsion. Les quasi-cristaux peuvent entraîner un effet de mémoire plus stable pour les appareils électroniques, une mobilité et une vitesse ultrarapides pour l’informatique, une commutation de polarisation sans dissipation, de nouveaux effets optiques polarisables et des progrès en spintronique.
Découverte d’une nouvelle technique
L’équipe a surmonté de nombreuses difficultés avant de réaliser cette nouvelle observation. Premièrement, ils devaient trouver un moyen d’établir une interface propre entre les bicouches. Cela les a amenés à découvrir une nouvelle technique utilisant la glace comme matériau de transfert, une première dans ce domaine.
En synthétisant et en transférant des matériaux 2D à l’aide d’une fine couche de glace, l’équipe a réalisé des interfaces claires et faciles à manipuler. Comparée à d’autres techniques, cette technique de transfert assistée par la glace est plus efficace, prend moins de temps et est plus rentable.
Ils ont ensuite dû surmonter le défi de l’analyse du matériel. Ils ont finalement fait cette découverte grâce à l’utilisation de la microscopie électronique à transmission quadridimensionnelle (4D-TEM) et à la collaboration avec d’autres chercheurs. Au cours de l’une de leurs nombreuses étapes de tests, la structure bicouche torsadée 2D a été créée et le nouveau champ électrique vortex a été observé.
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Regard vers l’avenir
Compte tenu de la vaste gamme d’applications des angles de torsion, l’équipe est impatiente de continuer à développer ses recherches sur la base de la nouvelle observation et d’en explorer tout le potentiel.
Les prochaines étapes de leur étude se concentreront sur la manipulation plus approfondie du matériau, par exemple en testant s’il est possible d’empiler plusieurs couches ou en voyant si le même effet peut être généré à partir d’autres matériaux.
Après avoir breveté leur technique de transfert assistée par la glace, l’équipe attend avec impatience de voir si d’autres découvertes peuvent être générées à l’échelle mondiale avec l’aide de leur technique, maintenant qu’il est possible d’obtenir des interfaces bicouches propres sans procédures étendues et coûteuses.
« Cette étude avait le potentiel de déclencher un nouveau domaine axé sur la torsion des champs de vortex dans les nanotechnologies et la technologie quantique », a conclu le professeur Ly, soulignant que la découverte, bien qu’encore à ses débuts en termes d’application, pourrait changer la donne. dans les applications d’appareils telles que la mémoire, l’informatique quantique, la spintronique et les dispositifs de détection.
Plus d’informations :
Chi Shing Tsang et al, Vortex polaire et quasicristallin observé dans du bisulfure de molybdène bicouche torsadé, Science (2024). DOI : 10.1126/science.adp7099