Choi Wonyoung教授团队开发可调控莫尔条纹的准晶二维MOF材料
有望用于扭转电子学与量子材料设计，刊登于《Nature Communications》
如果将两层蚊帐错位叠加，就会出现波动的花纹。这是上下蚊帐网格彼此错开后，由干涉产生的莫尔（Moire）条纹。
在日常生活中，这只是视觉错觉，但在石墨烯等纳米世界中，这种花纹甚至会改变电子运动的路径。通过调控这种花纹的方式，可以制造出新的纳米器件和量子材料，不过原子位置固定，要改变花纹并不容易。
然而，韩国研究团队利用金属有机骨架（MOF，Metal-Organic Framework），首次在全球实现了可以在分子尺度上精确调节莫尔条纹周期的系统。在以往基于石墨烯的结构中难以实现的可调性得到了突破，甚至能够精细构筑复杂的对称图案。
蔚山科学技术院（UNIST）化学系 Choi Wonyoung 教授团队与韩国科学技术院（KAIST） Kim Jihan 教授团队、浦项工科大学（POSTECH） Park Seona 教授合作，利用金属有机骨架，在分子尺度上精确控制了莫尔（Moire）条纹的周期，并于18日对外发布相关消息。
研究团队成员包括：通讯作者 UNIST 教授 Choi Wonyoung，KAIST 教授 Kim Jihan，POSTECH 教授 Park Seona，以及第一作者 UNIST 博士 Kim Jiyeon。UNIST 提供
View original image研究团队充分利用了金属有机骨架结构设计自由度高的优势。金属有机骨架是一种由金属离子与有机分子以网状形式连接而成的纳米材料，通过改变有机分子的种类和长度，可以调节网格的尺寸与间距。
研究团队制备了以锆（Zr）为基础、如纸般薄的金属有机骨架层，并以不同角度将上下两层金属有机骨架错位叠加。通过透射电子显微镜观察，实际确认到根据两层金属有机骨架的错位角度以及有机分子的长度等参数，花纹的形态和周期会发生变化。
隐藏在莫尔条纹中的准周期对称结构，也通过数学分析被揭示出来。当将两层金属有机骨架旋转30度时，出现了类似哥特式大教堂彩色玻璃窗或清真寺阿拉伯花纹装饰中可见的十二边形对称结构，即所谓的“Stampfli tiling”图案。这种花纹乍看之下似乎是规则的，但实际上具有准周期性，即在任何位置都不会出现完全相同的重复排列。
第一作者 Kim Jiyeon 博士（现任马克斯·普朗克研究所博士后研究员）解释称：“准周期图案可以对电子的运动产生细微影响，因此能够更加精确地设计莫尔结构的电子和光学性质。”
研究团队还从理论上验证了这些花纹并非偶然形成，而是真正稳定的结构。KAIST Kim Jihan 教授团队进行了分子动力学（MD）模拟，计算了各个旋转角度下形成的金属有机骨架叠层结构的相对能量稳定性，其中部分结构表现为能量上最稳定的形态，从而支持了实验结果。
Choi Wonyoung 教授表示：“金属有机骨架可以在分子尺度上进行结构设计，就像转动刻度盘一样，自由调节莫尔周期。此次成果为扭转电子学（twistronics）以及新型量子物质的应用打开了局面。”
所谓扭转电子学，是指通过将两层材料扭转叠加产生的莫尔图案来调控电子特性的技术。
该研究成果已于8月13日刊登在国际学术期刊《自然·通讯》（Nature Communications）上。
本项研究在科学技术信息通信部韩国研究财团、信息通信规划评价院等机构的资助下完成。
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