کشف ساختار مارپیچی جدید در گرافن سه لایه پنجره ای نو به دنیای مواد کوانتوم
به گزارش کنکور هنر، محققان یک تیم تحقیقات بین المللی با تشکیل ساختار مارپیچی در گرافن سه لایه، ماده ای دوبعدی با خواص مغناطیسی غیر منتظره ایجاد کردند که می تواند بعنوان بستری جدید برای مطالعه رفتار مواد در سطح کوانتومی مورد استفاده قرار گیرد.
به گزارش کنکور هنر به نقل از خبرگزاری ایرنا از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، تیمی از محققان دانشگاه هایMIT، 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 پژوهش که تحت هدایت پابلو خاریو-هررو از MIT انجام شده است، نشان داده است که با چرخش سه لایه گرافن در زاویه ای مشخص، ساختاری شبیه به مارپیچ DNA ایجاد می شود. این ساختار مارپیچی به تشکیل الگوهای مویر (moiré) منجر می شود که رفتار الکترون ها را تحت تاثیر 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 پژوهش، ساختار مارپیچی گرافن سه لایه دو الگوی مویر بوجود می آورد که با هم ترکیب شده و یک ابرمویر (supermoiré) می سازند. لی-کیائو شیاء، دانشجوی دکترای فیزیک MIT و یکی دیگر از نویسندگان اصلی این مطالعه، می گوید: این نتایج مانند یک سلسله مراتب مویر است. در حالیکه دو الگوی مویر اولیه در مقیاس نانومتری هستند، ابرمویر در مقیاس صدها نانومتر ظاهر می شود.
یکی از یافته های اعجاب انگیز این پژوهش، 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 بوجود 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، چونکه 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 بشکلی ظریف و هماهنگ حرکت می کنند که منجر به شکست موضعی تقارن می شود.
این کشف نه تنها درک جدیدی از رفتار الکترون ها در سیستم های پیچیده عرضه می دهد، بلکه راه را برای طراحی مواد کوانتومی با خواص منحصر به فرد هموار می کند. خاریو-هررو در اینباره می گوید: این کار نشان دهنده تحولی جدید در حوزه “چرخش شناسی” (twistronics) است و جامعه علمی مشتاق است تا ببیند چه کشفیات دیگری با استفاده از این بستر مواد مارپیچی امکانپذیر خواهد بود.
نتایج این مطالعه در نشریه Nature Physics انتشار یافته است و می تواند زمینه ساز تحقیقات آینده در حوزه مواد کوانتومی و تکنولوژی های جدید باشد.
منبع: phdhonar.ir
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب