В ее доказательстве понятия команда также создала более надежные кристаллы селенида галлия. Выполнение могло продвинуть развитие терагерца и spintronics технологий, используемых в диапазоне заявлений с медицинского отображения на квантовые компьютеры.«Это – первый раз, когда любой непосредственно измерил силу сцепления Ван-дер-Ваальса в слоях кристалла», заявил Танабэ Tadao, один из авторов. «Даже ученики средней школы знают об этой силе, но в кристаллах было очень трудно иметь размеры непосредственно».Хотя рассмотрено обещая для многих технологий, использованию кристаллов селенида галлия препятствовало то, что они общеизвестно хрупки.
Чтобы сделать их более сильными, команда Танабэ, включая Отдел коллеги Материаловедения Ютэки Оямы, предположила выращивать кристаллы с небольшими количествами селена, замененного редким теллуром элемента.Исследователи предположили, что большее электронное облако теллура произведет силы большего Ван-дер-Ваальса между кристаллическими слоями, усиливая полную структуру.
Ван-дер-Ваальс – слабые электрические силы, которые привлекают атомы друг другу через тонкие изменения в электронных конфигурациях атома.Команда вырастила и сравнила три различных типов кристаллов: один чистый селенид галлия, один с теллуром на 0,6 процента и один с теллуром на 10,6 процентов.
Чтобы проверить эффект на теллур на соединении промежуточного слоя, команда изобрела эквивалент кристаллического начала сэндвича. Их система в состоянии измерить с изящной деталью предел прочности, сила, требуемая потянуть кристалл, пока это не ломается.
«Растяжимая система тестирования очень проста до некоторой степени», заявил Танабэ. «Но было очень трудно развивать способ определить точное место, в котором сломался кристалл».Проверенные кристаллы составляли приблизительно 3 миллиметра по ширине, и только 1/5 одного миллиметра толщиной, приблизительно половина толщины куска стандартной бумаги для принтера. Каждый кристалл состоит из сотен отдельных слоев.
Команда использовала специальную двухстороннюю ленту по обе стороны от кристалла, чтобы держать его между закрепленным этапом и подвижным, который мог медленно разделяться по уровню 50 миллионных частей метра в секунду. «Это позволило нам к очень точно мере сила промежуточного слоя, в которой сломался кристалл», заявил Танабэ.Исследователи нашли, что промежуточный слой Ван-дер-Ваальс, сближающийся в лакируемых теллуром кристаллах, был в семь раз более сильным, чем в чистых селенида галлия.
С добавлением теллура мягкий и колкий кристалл селенида галлия становится твердым улучшением силы сцепления Ван-дер-Ваальса, отчета авторов, прокладывая путь к использованию этой системы, чтобы улучшить основанные на кристалле технологии.