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Reconfiguring Moiré Quantum Materials on Demand through Strain Engineering

Description du projet

Révéler le véritable potentiel des matériaux moirés

Les matériaux moirés, dérivés de couches torsadées de cristaux 2D, constituent une nouvelle classe de matériaux. Leur capacité à créer des réseaux hautement accordables de fermions fortement corrélés pourrait mener à des découvertes révolutionnaires dans divers domaines de recherche. Soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet ReMoIDS va développer une solution cryogénique d’ingénierie de la déformation in situ pour les hétérostructures moirées. Le projet concentrera ses recherches sur les dichalcogénures de métaux de transition bicouches torsadées semi-conductrices et exploitera les propriétés uniques de plusieurs matériaux 2D. Cette approche améliorera la précision de la géométrie et de la périodicité du moiré, ce qui permettra d’améliorer l’accordabilité. Le projet explorera également l’intégration de techniques optiques afin d’élargir encore le potentiel de ces matériaux.

Objectif

The rise of moiré materials based on twisted layers of two-dimensional (2D) crystals constitutes arguably one of the most exciting opportunities in the manipulation of synthetic quantum materials. Moiré materials provide an unprecedented ability to create highly tunable lattices of strongly correlated fermions with energy scales and interaction strengths that have previously been unobtainable in ‘conventional’ or other synthetic quantum materials. These properties endow moiré materials with the ability to realize experimental implementations of quantum Hamiltonians such as the Hubbard model and provide new insights into regimes not accessible by the current theoretical approaches. However, to unlock the true potential of moiré materials and navigate their rich quantum phase diagrams, a new functionality needs to be added: a wide-ranging in-situ tunability of the moiré lattice geometry and Hubbard energy scales at cryogenic temperature.

ReMolDS aims to address this challenge by introducing cryogenic in-situ strain engineering to moiré heterostructures. Our project will focus on semiconducting twisted bilayer transition metal dichalcogenides (TMDs) as a prototype system. The superlubricity and robust mechanical properties of 2D materials will be leveraged to achieve extensive in-situ heterostrain at cryogenic temperatures. This innovative approach will enable precise control over the moiré geometry and periodicity, significantly expanding the tunability of these materials. We will employ optical techniques to investigate the emergent quantum phase diagrams as the moiré geometry transitions between different lattice structures, from triangular to anisotropic triangular, rectangular, and even quasi-1D configurations. Our unprecedented ability to in-situ tune and optically readout the energy scales of moiré materials with reconfigurable lattice geometries at cryogenic temperatures will guide the quest for novel exotic and technologically relevant phases of matter.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinateur

HERIOT-WATT UNIVERSITY
Contribution nette de l'UE
€ 260 347,92
Adresse
RICCARTON
EH14 4AS Edinburgh
Royaume-Uni
Région
Scotland Eastern Scotland Edinburgh
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
Aucune donnée