Ερευνητική ομάδα από την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών αποκάλυψε έναν μηχανισμό συλλογικής ολισθήσεως εξαιρετικά χαμηλού φραγμού, ο οποίος διαμεσολαβείται από τοιχώματα δομών και επηρεάζεται από ατέλειες.
Η μελέτη δείχνει ότι τα στρεβλωμένα διπλοστρωματικά υπερπλέγματα moiré του δισουλφιδίου του molybdens (MoS₂) μπορούν να υποστούν αυθόρμητη διαστρωματική ολίσθηση μεγάλης κλίμακας σε θερμοκρασία δωματίου, ενώ μια συγκέντρωση κενών θείου της τάξης του 0,1% μπορεί να μετατρέψει την κίνηση σε τοπικές ταλαντώσεις.
Ατομικά στρώματα: Ο ρόλος των τοιχωμάτων δομών και οι προσομοιώσεις μοριακής δυναμικής
Η έρευνα πραγματοποιήθηκε από επιστήμονες του Εθνικού Κέντρου Νανοεπιστήμης και Τεχνολογίας και του Ινστιτούτου Φυσικής της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, με τα αποτελέσματα να δημοσιεύονται στο περιοδικό Journal of the American Chemical Society. Τα υπερπλέγματα moiré δύο διαστάσεων αποτελούν βασικό πεδίο έρευνας λόγω της δομικής τους ευελιξίας, η οποία δημιουργεί διακριτούς τομείς και δίκτυα τοιχωμάτων.
Χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις μοριακής δυναμικής υψηλής ακρίβειας με δυναμικά μηχανικής μάθησης σε συστήματα άνω των 10.000 ατόμων, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι υπό ιδανικές συνθήκες χωρίς ατέλειες, τα στρεβλωμένα διπλοστρωματικά συστήματα ολισθαίνουν με ταχύτητα περίπου 1 m/s σε θερμοκρασία δωματίου.
Η επίδραση των ατελειών θείου και ο ανταγωνισμός ολίσθησης
Σε πραγματικά υλικά, ωστόσο, οι ατέλειες είναι αναπόφευκτες. Η παρουσία κενών θείου σε ποσοστό μόλις 0,1% αρκεί για να μετατρέψει την ολίσθηση μεγάλης κλίμακας σε τοπικές ταλαντώσεις. Τα κενά αυτά εμφανίζουν τη χαμηλότερη σχετική ενέργεια σε περιοχές SP στις διασταυρώσεις του δικτύου τοιχωμάτων δομών, λειτουργώντας ως κέντρα αγκύρωσης.
Ο ανταγωνισμός μεταξύ της ολίσθησης και της αγκύρωσης καθορίζεται από το μέγεθος της ενέργειας ατέλειας σε σχέση με την ενέργεια που απαιτείται για την παραμόρφωση της δομής moiré, προσφέροντας νέες βάσεις για τον έλεγχο της δυναμικής τέτοιων συστημάτων μέσω της μηχανικής ατελειών.