HaberlerTeknoloji & Bilim

Bükülmüş 2 boyutlu malzemelerle yapılan deneyler, kolektif olarak davranan elektronları yakalar

4 Mins read
Bükülmüş 2D malzemelerle yapılan deneyler, kolektif olarak hareket eden elektronları yakalar

İki tabakalı grafen tabakasının istiflenmesi ve döndürülmesi üzerine ortaya çıkan hareli desen çizimi. Manyetik sıralama ile ilişkili elektronik durumlar, küçük bir bükülme açısı aralığı üzerinde bükülmüş çift katmanlı grafende ortaya çıkar ve geçit ve elektrik alanı ile ayarlanabilir. Kredi bilgileri: Matthew Yankowitz

Bilim adamlarının iddialı hedefleri olabilir: Hastalıkları iyileştirmek, uzak dünyaları keşfetmek, temiz enerji devrimleri. Fizik ve malzeme araştırmalarında, bu iddialı hedeflerden bazıları, olağanüstü özelliklere sahip, kulağa sıradan gelen nesneler yapmaktır: Herhangi bir enerji kaybı olmadan gücü taşıyabilen teller veya günümüz bilgisayarlarının başaramayacağı karmaşık hesaplamalar yapabilen kuantum bilgisayarlar. Ve bizi yavaş yavaş bu hedeflere doğru hareket ettiren deneyler için ortaya çıkan çalışma tezgahları 2 boyutlu malzemelerdir – tek bir atom tabakası kalınlığındaki malzeme tabakaları.

14 Eylül’de dergide yayınlanan bir makalede Doğa FiziğiWashington Üniversitesi liderliğindeki bir ekip, dikkatlice oluşturulmuş grafen yığınlarının (2 boyutlu bir karbon formu) yüksek oranda ilişkili elektron özellikleri sergileyebileceğini bildirdi. Ekip ayrıca, bu tür toplu davranışların muhtemelen egzotik manyetik durumların ortaya çıkmasıyla ilgili olduğuna dair kanıt buldu.

UW’nin fizik ve malzeme bilimi ve mühendisliği profesörü yardımcı kıdemli yazar Matthew Yankowitz, “Grafen katmanlarındaki elektronları bir dizi heyecan verici yeni yolla manipüle etmemize izin veren deneysel bir düzenek oluşturduk” dedi. UW’nin Temiz Enerji Enstitüsü’nde fakülte araştırmacısı olarak.

Yankowitz, UW fizik profesörü olan eş kıdemli yazar Xiaodong Xu ile ekibi yönetti. malzeme bilimi ve mühendislik. Xu aynı zamanda UW Moleküler Mühendisliği ve Bilimleri Enstitüsü, UW Nano-Mühendisli Sistemler Enstitüsü ve UW Temiz Enerji Enstitüsü’nde fakülte araştırmacısıdır.

2 boyutlu malzemeler bir atom tabakası kalınlığında olduğundan, atomlar arasındaki bağlar yalnızca iki boyutta oluşur ve elektronlar gibi parçacıklar yalnızca bir tahta oyunundaki parçalar gibi hareket edebilir: yan yana, önden arkaya veya çapraz olarak, ancak değil yukarı veya aşağı. Bu kısıtlamalar, 2 boyutlu malzemelere, 3 boyutlu muadillerinin sahip olmadığı özelliklere sahip olabilir ve bilim adamları, bu potansiyel olarak yararlı nitelikleri karakterize etmek ve anlamak için farklı materyallerin 2 boyutlu sayfalarını araştırıyorlar.

Bükülmüş 2D malzemelerle yapılan deneyler, kolektif olarak hareket eden elektronları yakalar

Bükülmüş çift katmanlı bir grafen cihazının optik mikroskop görüntüsü. Kredi bilgileri: Matthew Yankowitz

Ancak son on yılda, Yankowitz gibi bilim adamları da 2 boyutlu malzemeleri (bir krep yığını gibi) katmanlaştırmaya başladılar ve belirli bir konfigürasyonda istiflenip döndürüldüklerinde ve aşırı derecede maruz kaldıklarında bunu keşfettiler. Düşük sıcaklıkbu katmanlar egzotik ve beklenmedik özellikler sergileyebilir.

UW ekibi, iki tabakalı grafenin yapı taşlarıyla çalıştı: doğal olarak bir araya getirilmiş iki grafen yaprağı. Bir çift tabakayı diğerinin üzerine yığdılar – toplam dört grafen tabakası için – ve iki çift tabaka arasındaki karbon atomlarının düzeni biraz uyumsuz olacak şekilde onları büktüler. Geçmişte yapılan araştırmalar, bu küçük bükülme açılarını tek katmanlar veya çift grafen katmanları arasına sokmanın elektronlarının davranışı üzerinde büyük sonuçlar doğurabileceğini göstermiştir. Elektrik alanının özel konfigürasyonları ve istiflenmiş çift katmanlar boyunca yük dağılımı ile, elektronlar oldukça ilişkili davranışlar sergiler. Başka bir deyişle, hepsi aynı anda aynı şeyi yapmaya veya aynı özellikleri sergilemeye başlar.

Yankowitz, “Bu durumlarda, tek tek bir elektronun ne yaptığını açıklamak artık mantıklı değil, tüm elektronların aynı anda ne yaptığını anlatmak” dedi.

Fizikte UW doktora öğrencisi ve eski bir Temiz Enerji Enstitüsü üyesi olan baş yazar Minhao He, “Bu, herhangi bir kişinin davranışındaki bir değişikliğin diğer herkesin benzer şekilde tepki vermesine neden olacağı insanlarla dolu bir odaya sahip olmak gibi” dedi.

Kuantum mekaniği, bu ilişkili özelliklerin altında yatar ve yığılmış grafen çift katmanları, santimetre kare başına 10 ^ 12’den fazla veya bir trilyon elektron yoğunluğuna sahip olduğundan, çok sayıda elektron toplu olarak hareket eder.

Ekip, deneysel düzenlerinde ilişkili durumların bazı gizemlerini çözmeye çalıştı. Ekip, mutlak sıfırın sadece birkaç derece üzerindeki sıcaklıklarda, sistemi, elektrik yükü iletmeyeceği bir tür bağlantılı yalıtım durumuna “ayarlayabileceklerini” keşfetti. Ekip, bu yalıtım durumlarının yakınında, süper iletkenliği andıran özelliklere sahip, yüksek düzeyde iletken durumların ceplerini buldu.

Diğer takımlar bu durumları yakın zamanda bildirmiş olsalar da, bu özelliklerin kökenleri bir sır olarak kaldı. Ancak UW ekibinin çalışması olası bir açıklama için kanıt buldu. Bu durumların, elektronların bir tür açısal momentum olan “spin” adı verilen kuantum mekanik özelliği tarafından yönlendirildiğini buldular. İlişkili yalıtım durumlarına yakın bölgelerde, tüm elektron dönüşlerinin kendiliğinden hizalandığına dair kanıt buldular. Bu, bağlantılı yalıtım durumları gösteren bölgelerin yakınında, süperiletkenliğin değil bir tür ferromanyetizmanın ortaya çıktığını gösterebilir. Ancak ek deneylerin bunu doğrulaması gerekir.

Bu keşifler, 2 boyutlu malzemelerle deneyler yapılırken ortaya çıkan birçok sürprizin en son örneğidir.

Xu, “Bu araştırma hattında yaptığımız şeylerin çoğu, bağlantılı veya topolojik olabilen veya her iki özelliğe sahip olabilen, ortaya çıkan elektronik durumları yaratmaya, anlamaya ve kontrol etmeye çalışmaktır” dedi. “Yolun ilerisinde bu eyaletlerle yapabileceğimiz çok şey olabilir. kuantum hesaplama, örneğin yeni bir enerji toplama cihazı veya bazı yeni sensör türleri – ve açıkçası deneyene kadar bilemeyeceğiz. “

Bu arada, yığınların, çift katmanların ve bükülme açılarının dalgalar oluşturmaya devam etmesini bekleyin.


Fizikçiler, ‘sihirli açıda’ bükülmüş grafen çift katmanlarında yeni Mott durumunu gösteriyor


Daha fazla bilgi:
Minhao He et al, Bükülmüş çift katmanlı grafende simetri kırılması, Doğa Fiziği (2020). DOI: 10.1038 / s41567-020-1030-6

Tarafından sunulan
Washington Üniversitesi


Alıntı: Bükülmüş 2 boyutlu malzemelerle yapılan deneyler, 6 Ekim 2020 tarihinde https://phys.org/news/2020-10-d-materials-electrons.html adresinden alınan, toplu olarak davranan elektronları yakalar (2020, 6 Ekim)

Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amacına yönelik herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin olmaksızın hiçbir bölümü çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.

Benzer Haberler
Haberler

CHP'nin 2021 asgari ücreti: 3 bin 100 lira

1 Mins read
Milyonlarca işçinin merakla beklediği 2021 yılı asgari ücret miktarı, Aile ve Çalışma Bakanı Zehra Zümrüt Selçuk tarafından açıklandı. Buna göre asgari…
Haberler

‘Genelge beni bağlamaz’ dedi 24 kez ceza yedi

1 Mins read
Zonguldak’ta tantunici Erkan Cinbir, iş yerine müşteri alınca polisle tartıştı. Dükkanına gelen polislere “Genelge beni bağlamaz” diyen Cinbir, “corona virüsü yok” diye…
HaberlerTeknoloji & Bilim

Gökbilimciler 591 yüksek hızlı yıldız keşfetti

1 Mins read
2005 yılında ilk yüksek hızlı yıldız keşfedildikten sonra, 15 yıl içinde 550’den fazla yıldız birden çok teleskopla keşfedildi. Çin Bilimler Akademisi Ulusal…
Power your team with InHype

Add some text to explain benefits of subscripton on your services.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir