新提出的多功能纳米材料可以增强太阳能和量子计算

对于开发多功能纳米设备的科学家和工程师来说，一个非典型的二维三明治在外面具有美味的部分。与铁电硒化铟配对的半导体锑原子薄层将显示出独特的特性，这取决于外部电场的侧面和极化。

该场可用于稳定硒化铟的极化，这是一种长期寻求的特性，往往会被钙钛矿等材料中的内部场破坏，但对太阳能应用非常有用。

Rice 材料理论家 Boris Yakobson、主要作者兼研究员 Jun-Jie Zhang 和研究生 Dongyang Zhu 的计算表明，通过外部电场切换材料的极化使其成为具有适合可见光吸收的带隙的简单绝缘体或拓扑绝缘体，一种仅沿其表面传导电子的材料。

将场向内转动将使这种材料适合太阳能电池板。将其向外转动可以使其用作量子计算的自旋电子设备。

该实验室的研究发表在化学学会期刊Nano Letters 上。

“随意切换材料的电子能带结构的能力是一个非常有吸引力的旋钮，”Yakobson 说。“铁电状态和拓扑顺序之间的强耦合可以提供帮助：施加的电压通过铁电极化来切换拓扑结构，铁电极化作为中介。这为设备工程和控制提供了新的范例。”

受到范德华力的弱约束，当暴露于电场时，这些层会改变它们的物理配置。张说，这改变了化合物的带隙，而且这种变化并非微不足道。

“中心硒原子随着铁电极化的转变而移动，”他说。“在最近的实验中已经观察到这种硒化铟的转换。”

研究人员表示，与其他由实验者提出并最终制造的结构不同——硼巴基球就是一个很好的例子——开关材料的制造可能相对简单。

“与典型的大块固体相反，范德华晶体沿着低表面能平面的容易剥离实际上允许它们重新组装成异质双层，开辟了我们在这里发现的新可能性，”张说。

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