Tilbake til søkeresultatene

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek

Temperature-dependent properties of 2D materials:Direct measurements of electron-phonon coupling and bending rigidity with helium scattering

Alternativ tittel: Temperatur-avhengige egenskaper av 2D materialer: Direkte målinger av elektron-fonon kobling og materiale bøyelighet med helium spredning

Tildelt: kr 11,9 mill.

I dette prosjektet tar vi sikte på å måle grunnleggende egenskaper til 2D-materialer. 2D-materialer er fantastiske materialer som bare er 1 eller noen få atomlag tykke, men som kan være opptil flere kvadratcentimeter eller til og med kvadratmeter store. 2D-materialer er svært viktige for utvikling av ny elektronikk, for eksempel såkalt fleksibel elektronikk som kan innlemmes i kropp, klær etc. Det ble nylig vist at to lag av 2D-materialet grafen (grafen er en monolayer av karbon) kan bli superledende når de to lagene er plassert på en vridd måte på toppen av hverandre - magisk vinkel grafen. Superledning er flott, fordi det gjør det mulig å lede elektrisitet uten varmetap, men for tiden er det ikke godt forstått hvordan denne magiske vinkel grafen superledningsevnen kommer til. I dette prosjektet vil vi bruke en stråle av nøytrale heliumatomer for å undersøke hvor fleksible 2D-lagene egentlig er og hvordan denne fleksibiliteten endres med temperatur, og vi vil måle hvordan vibrasjonene til atomene i materialet påvirker hvordan elektronene i materialene beveger seg, noe som skal gjøre oss i stand til å forstå hvilken type superledning disse materialene viser.

2D materials have been extensively researched since the discovery of graphene in 2004. Some 2D materials have attracted particular interest in recent years for two reasons: they can exhibit superconductivity and/or they can be used in flexible electronics. The 2018 «Physics World Breakthrough of the year» showed that when two graphene layers are rotated 1.1° the material becomes superconducting. This year superconductivity was also found in two twisted trilayer graphene systems and sample provider for this project Prof. Stevan Nadj-Perge, Caltech, showed that the superconducting properties of maging angle graphene improves when it is placed on a different substrate. The nature of superconductivity in these 2D materials is not well understood. This hampers the design of new superconducting 2D materials. Flexible electronics is pursued intensively for applications such as foldable displays, wearable biosensors, implants for monitoring life signs, artificial nerves, muscle implants and soft robotics. However, to design flexible electronic components that do not fracture when bent, it is important to know how flexible the different material layers are relative to each other (bending rigidity). For the components to work over a sufficiently large temperature range, it is important to know how the bending rigidity changes with temperature. At present there are no experimental measurements on this for 2D materials and the different theories disagree. In this project, we use helium scattering to measure i) the electron-phonon coupling in the low frequency range believed to be particular important for superconductivity of 2D materials, due to the recently observed substrate influence, and ii) temperature-dependent bending rigidity for a range of 2D materials. These properties cannot be measured directly with any other technique. The project will provide crucial information on how to design future 2D superconductors and flexible electronics components.

Budsjettformål:

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek