Os fa­sicos do NUS descobriram que o disseleneto de vana¡dio em monocamada (VSe 2 ) tem estados ordenados de carga coexistentes com dois mecanismos de condução distintos.

As ondas de densidade de carga (CDWs) são modulações esta¡ticas da densidade eletra´nica - normalmente ocorrendo em um intervalo peria³dico de algumas constantes de rede em materiais cristalinos . CDWs convencionais ocorrem dentro de regiaµes paralelas dasuperfÍcie eletra´nica ("Fermi") e são acompanhados por uma modulação peria³dica (Peierls) da rede atômica subjacente.

Embora conhecidos háquase um século, os CDWs continuam a atrair atenção considera¡vel dentro da comunidade de física da matéria condensada. A ocorraªncia e sintonização de CDWs em materiais bidimensionais ultrafinos (2D) são particularmente interessantes, pois esses materiais também podem hospedar outros novos estados (por exemplo, magnetismo e supercondutividade) e podem ser aºteis para aplicações eletra´nicas. A ordem de carga em materiais ultrafinos com uma ou poucas camadas de a¡tomos também éde interesse fundamental, devido ao aumento da importa¢ncia das interações elanãtron-elanãtron.

O disseleneto de vana¡dio (VSe 2 ) na sua forma de monocamada éum dicalcogeneto de metal de transição protota­pico. Tem um CDW triangular convencional com periodicidade de quatro vezes sua constante de rede, 4a (onde a éa constante de rede). No entanto, o estado fundamental da monocamada VSe 2 écercado de controvanãrsias, com relatos contrastantes de estados ordenados de origem estrutural, eletra´nica e magnanãtica. Estabelecer a natureza e a origem da ordem de carga em monocamada VSe 2 éimportante considerando seu uso em aplicações potenciais e na compreensão dos efeitos de fortes acoplamentos e correlações em materiais ultrafinos.

A equipe de pesquisa liderada pelo professor Andrew WEE e pelo professor assistente Anjan SOUMYANARAYANAN, ambos do Departamento de Fa­sica da Universidade Nacional de Cingapura, fizeram progressos significativos em desvendar a natureza e a origem da ordem de carga encontrada na monocamada VSe 2 . Seus experimentos de microscopia de tunelamento de varredura (STM) estabelecem que enquanto o CDW em bicamada (BL)-VSe 2 estãointimamente relacionado ao material a granel, torna-se qualitativamente distinto em monocamada VSe 2 . Estudos sistema¡ticos em diferentes substratos e temperaturas revelam que a monocamada VSe 2hospeda dois CDWs unidirecionais contrastantes, com periodicidades de 4a e 2,8a respectivamente (veja a Figura). Seus ca¡lculos mostram que, enquanto o CDW 4a pode ser explicado usando o mecanismo convencional de Peierls, o CDW 2.8a não pode ser explicado dentro dessa estrutura. Em vez disso, os pesquisadores mostraram que esse CDW não convencional pode se originar de fortes interações elanãtron-elanãtron. Esta pesquisa éuma colaboração com a Universidade de Amsterda£ e o Instituto Indiano de Ciências.

O professor assistente Soumyanarayanan disse: "Nossas descobertas estabeleceram a monocamada VSe 2 como o primeiro material que hospeda dois CDWs coexistentes, cada um com um mecanismo de condução distinto. Este trabalho aborda a controvanãrsia em torno do muito debatido estado fundamental da monocamada VSe 2 . caminho para o uso de interações emergentes para realizar e adaptar estados ordenados em filmes ultrafinos e heteroestruturas, para dispositivos eletra´nicos não convencionais."

A pesquisa foi publicada na ACS Nano.