کشف ساختار مارپیچی جدید در گرافن سه لایه، پنجره ای نو به دنیای مواد کوانتومی
با فناوری: پژوهشگران یک تیم تحقیقات بین المللی با بوجودآوردن ساختار مارپیچی در گرافن سه لایه، ماده ای دوبعدی با خواص مغناطیسی غیرمنتظره ایجاد کردند که می تواند به عنوان بستری جدید برای مطالعه رفتار مواد در سطح کوانتومی مورد استفاده قرار گیرد.
به گزارش با فناوری به نقل از ایسنا، تیمی از محققان دانشگاه های MIT، پرینستون، لابراتوار ملی شتاب دهنده SLAC و مؤسسه ملی علوم مواد ژاپن، موفق به ایجاد ماده ای دوبعدی و فوق نازک با خواص مغناطیسی غیرمعمول شده اند. این ماده که از سه لایه گرافن با چیدمان مارپیچی تشکیل شده است، رفتار الکترون ها را در سطح کوانتومی تغییر داده و امکان مطالعه پدیده های جدید در فیزیک مواد را فراهم می آورد.
این مطالعه که تحت هدایت پابلو خاریو-هررو از MIT انجام شده است، نشان میدهد که با چرخش سه لایه گرافن در زاویه ای مشخص، ساختاری شبیه به مارپیچ DNA ایجاد می شود. این ساختار مارپیچی منجر به تشکیل الگوهای مویر (moiré) می شود که رفتار الکترون ها را تحت تأثیر قرار می دهد.
سِرخیو دِ لا باررا، یکی از نویسندگان اصلی این مطالعه و استادیار دانشگاه تورنتو، توضیح می دهد: الگوهای مویر طیف سطوح انرژی در دسترس الکترون ها را تغییر داده و شرایط را برای ظهور پدیده های جالب فراهم می کنند.
در این مطالعه، ساختار مارپیچی گرافن سه لایه دو الگوی مویر به وجود می آورد که با هم ترکیب شده و یک ابرمویر (supermoiré) می سازند. لی-کیائو شیا، دانشجوی دکترای فیزیک MIT و یکی دیگر از نویسندگان اصلی این مطالعه، می گوید: این نتایج مانند یک سلسله مراتب مویر است. در صورتیکه دو الگوی مویر اولیه در مقیاس نانومتری هستند، ابرمویر در مقیاس صدها نانومتر ظاهر می شود.
یکی از یافته های اعجاب انگیز این مطالعه، مشاهده خاصیت مغناطیسی مداری در دمای منفی ۲۶۳ درجه سانتیگراد بود که بالاترین دمای گزارش شده برای مواد مبتنی بر کربن شمرده می شود. این خاصیت مغناطیسی به سبب حرکت الکترون ها به وجود آمده و با شکست تقارن در سیستم مرتبط می باشد.
آویرام اوری، پژوهشگر فوق دکترای MIT و از نویسندگان اصلی این مطالعه، می گوید: مشاهده این خاصیت مغناطیسی بسیار گیج کننده بود، برای اینکه سیستم ما باید تقارن خاصی می داشت که مانع از بروز چنین پدیده ای می شد. اما در نهایت دریافتیم که اتم ها در این سیستم به گونه ای ظریف و هماهنگ حرکت می کنند که منجر به شکست موضعی تقارن می شود.
این کشف نه فقط درک جدیدی از رفتار الکترون ها در سیستم های پیچیده ارائه می دهد، بلکه راه را برای طراحی مواد کوانتومی با خواص منحصر به فرد هموار می کند. خاریو-هررو در این زمینه می گوید: این کار نشان دهنده تحولی جدید در عرصه «چرخش شناسی» (twistronics) است و جامعه علمی مشتاق است تا ببیند چه کشفیات دیگری با بهره گیری از این بستر مواد مارپیچی ممکن خواهد بود.
نتایج این مطالعه در نشریه Nature Physics انتشار یافته است و می تواند زمینه ساز تحقیقات آینده در عرصه مواد کوانتومی و تکنولوژی های جدید باشد.
منبع: bafanavari.ir
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب