Le glissement et la torsion des couches de van der Waals peuvent produire des phénomènes physiques fascinants. Dans une récente publication dans Mother nature Communications, Daniel Bennett, Eric Bousquet et Philippe Ghosez, du groupe de Physique théorique des matériaux (Q-MAT, Unité de recherche CESAM) de l’Université de Liège (BE), avec des collaborateurs de l’Université de Cambridge ( United kingdom) montrent que les domaines polaires moirés dans la bicouche hBN donnent lieu à un enroulement topologiquement non trivial du champ de polarisation, formant des réseaux de mérons et d’antimérons. Cette recherche est publiée dans Character Communications.
La polarisation hors system a été récemment découverte dans des systèmes en couches à symétrie d’inversion brisée tels que le nitrure de bore hexagonal et les dichalcogénures de métaux de changeover tels que MoS2. La polarisation dépend de l’empilement relatif entre les couches, et lorsque les couches sont alignées, la polarisation hors du system peut être commutée by means of un glissement entre les couches, ce qui entraîne de la ferroélectricité. Lorsqu’il y a un angle de torsion relatif ou une inadéquation du réseau entre les couches, formant une supercellule connue sous le nom de super-réseau moiré, il y a une polarisation locale pour chaque empilement différent, résultant en un réseau de domaines polaires moirés (MPD). Il a été démontré expérimentalement que ces MPD produisent de la ferroélectricité, ce qui en fait une option prometteuse pour les purposes électroniques à l’échelle nanométrique telles que le traitement de l’information et le stockage de mémoire.
Ici, il est montré que cette rupture de symétrie donne également lieu à une composante de polarisation dans le plan précédemment négligée, et la forme de la polarisation totale est déterminée uniquement à partir de considérations de symétrie. La composante dans le prepare de la polarisation rend les MPD dans les bicouches tendues et torsadées topologiquement non triviales. Dans chaque domaine individuel, la polarisation complète exactement la moitié d’un enroulement réalisant un objet topologique appelé méron (demi-skyrmion). Les MPD en bicouches tendues ou torsadées forment donc un réseau régulier de mérons et d’antimérons polaires topologiques. Pour les bicouches contraintes, la polarisation entre et form des centres des domaines (variety Néel), tandis que pour les bicouches torsadées, la polarisation s’enroule autour des centres des domaines (style Bloch). Cela signifie que les propriétés topologiques de ces matériaux peuvent être contrôlées en alignant les couches de différentes manières.
Les MPD dans les bicouches tendues ou torsadées peuvent servir de nouvelle plate-forme pour l’ingénierie et l’exploration de la physique topologique dans les matériaux en couches bidimensionnels.