Учёные научились управлять муаровыми узорами с помощью металлоорганических каркасов

Додекагональные квазипериодические узоры изоретикулярных Zr-MOF. Автор: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-62247-2

Когда две сетчатые поверхности или ткани накладываются со смещением, возникают муаровые узоры — результат интерференции из-за несовпадения сеток. Хотя в повседневной жизни эти узоры воспринимаются как оптические иллюзии, на наноуровне, например в материалах вроде графена, они могут значительно влиять на электронные свойства.

Это явление открывает новые возможности для развития сверхпроводимости и квантовых эффектов. Однако до сих пор управление масштабами муаровых узоров было сложной задачей из-за фиксированной природы атомных структур, что ограничивало тонкую настройку электронных свойств.

Команда исследователей под руководством профессора Вонёна Чо из Национального института науки и технологий Ульсана (Южная Корея) впервые продемонстрировала возможность точного контроля периодов муаровых узоров с помощью слоёв металлоорганических каркасов (MOF) — кристаллических материалов, состоящих из металлических кластеров, соединённых органическими молекулами.

Исследование, опубликованное сегодня в Nature Communications, представляет химически программируемую платформу для проектирования муаровых систем с настраиваемыми масштабами, открывая новые перспективы в твистронике, фотонике и квантовых технологиях.

Додекагональные и октогональные квазипериодические узоры, демонстрируемые скрученными двумерными MOF с топологиями hxl, kgd (угол скручивания 30 градусов) и sql, sql-b (угол скручивания 45 градусов). Автор: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-62247-2

Особенно важным открытием стало появление додекагональных квазипериодических узоров при угле скручивания 30° — они демонстрируют 12-кратную вращательную симметрию. Визуализированные с помощью просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения (TEM) и смоделированные методом Stampfli tiling, эти сложные узоры имеют квазипериодическую природу и могут влиять на поведение электронов.

«Квазипериодические узоры без повторяющихся единиц могут создавать тонкие модуляции в поведении электронов. Это открывает новые пути для точной настройки электронных и оптических свойств муаровых материалов», — отметила Джиён Ким, постдок и первый автор исследования.

«MOF служат настраиваемыми молекулярными каркасами — эффективным "регулятором" для изменения расстояния между решётками — и эта платформа ускорит разработку устройств нового поколения в твистронике и квантовых технологиях», — подчеркнул профессор Вонён Чо.

Дополнительная информация: Isoreticular Moiré Metal-Organic Frameworks with Quasiperiodicity, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-62247-2. www.nature.com/articles/s41467-025-62247-2

Источник: Ulsan National Institute of Science and Technology