Дверной замок с двумя разными ключами: один проворачивается легко, другой требует заметного усилия. Так ведут себя два слоя гексагонального нитрида бора, когда их поворачивают друг относительно друга. Этот материал состоит из атомов бора и азота, уложенных в шестиугольную сетку, и его слои могут лежать в разных положениях, как две одинаковые решётки, сдвинутые на разный угол. Учёные обнаружили, что таких устойчивых положений два, и переход между ними управляется простым вращением.

Эксперимент напоминал работу ювелира: крошечные столбики из нитрида бора, высотой около 250 нанометров и радиусом от 200 до 500 нанометров, ставили друг на друга, а верхний поворачивали иглой атомно-силового микроскопа. Эта игла ощупывает поверхность, как палец, но в миллиарды раз чувствительнее. Всё происходило в атмосфере чистого азота, чтобы вода и кислород не мешали. Прибор записывал, какое усилие нужно для поворота на каждый градус.

Компьютерное моделирование показало, почему так происходит. Одно состояние, названное AA′, перестраивается постепенно, как пластилин, который медленно течёт от краёв к центру. Другое, AB, срывается резко, как хрупкая корка льда, которая сразу ломается. При этом усилие растёт пропорционально площади контакта, а не его объёму, что противоречит ожиданиям для жёстких тел. Значит, главную роль играют края, где слои особенно чувствительны к сдвигу.

Этот результат открывает дорогу к созданию механических переключателей поляризации в наноэлектромеханических устройствах. Поворачивая слои, можно управлять электрическими свойствами материала, как поворотом ключа включать свет. Пока применений в быту не видно, но в лабораториях такой подход поможет точно контролировать трение на атомарном уровне и строить реконфигурируемые системы. Дверной замок из двух атомных слоёв уже щёлкает, осталось подобрать к нему дверь.