کشف خواص الکترونيکي جديد در گرافن

[دالیا 165]

کشف خواص الکترونيکي جديد در گرافن

پژوهشگران روتگرز خواص الکترونيکي جديدي در گرافن کشف کرده‌اند که ممکن است روزي بتواند قلب افزاره‌هاي الکترونيکي قوي و پرسرعت را تشکيل دهد.

 

اين يافته‌هاي جديد نشان مي‌دهند که الکترون‌هاي درون گرافن مي‌توانند به شدت باهم برهم‌کنش داشته باشند. اين رفتار شبيه خاصيت ابررسانايي در بعضي از فلزات و ترکيبات است که علامت آن جريان الکتريکي بدون مقاومت و ظهور برخي خواص غيرمعمول ولي سودمند در آنان مي‌باشد. اين خاصيت در گرافن منجر به ايجاد يک فاز شبه- مايع جديد در ماده مي‌شود که شامل شبه‌ذرات با بار جزئي است و در آن بار بدون هيچ اتلافي انتقال مي‌يابد.

شمايي از اثر هال کوانتومي جزئي در گرافن. شبه‌ذرات کامپوزيتي، شامل يک الکترون و دو خط شارِ متصل، در کناره‌هاي نمونه در جهت عکس همديگر به شدت متحرک هستند. در مرکز اين شبه‌ذرات ساکن هستند.فيزيکدان‌هاي روتگرز برهم‌کنش قوي بين الکترون‌ها، که رفتار همبسته نيز ناميده مي‌شود، را در گرافن از طريق پديده‌اي به نام اثر هال کوانتومي جزئي مشاهده کردند. اين اثر معمولاً در سيستم‌هاي الکتروني دوبعدي مبتني بر نيمه‌رسانا که در آنها الکترون‌ها ذرات جرم‌داري هستند؛ مشاهده مي‌شود. اين محققان از اينکه اثر هال کوانتومي جزئي در گرافن، که در آن الکترون‌ها مانند فوتون‌ها و نيوترينوها بدون جرم هستند، حتي از اين اثر در نيمه‌رساناهاي مرسوم قوي‌تر است، شگفت‌زده شدند.

 

علي‌رغم تلاش‌هاي فراوان، رفتار همبسته قبلا در گرافن مشاهده نشده‌است. دانشمندان با ماليدن گرافيت به يک ويفرسيلکوني، که يک تکه نازکي از بلور سيلکون است و در تراشه‌هاي رايانه‌اي استفاده مي‌شود، مي‌توانند گرافن توليد کنند. سپس آنها با استفاده از تکنيک‌هاي معمولي ساخت مدارهاي مجتمع، گذرگاه‌هاي الکتريکي را در گرافن ايجاد مي‌کنند. اگرچه آنها توانسته‌اند که بسياري از خواص افزاره‌هاي گرافني توليدشده را مطالعه کنند ولي قادربه ايجاد اثرهال کوانتومي جزئي، که مدتها به دنبالش بودند، نشده‌اند.

 

اين محققان مي‌گويند که ناخالصي‌ها و بي‌نظمي‌هاي موجود در لايه نازک دي‌اکسيدسيلکون که در زير گرافن است، مانع از رسيدن دانشمندان به شرايط دقيق مورد نياز بوده‌است.

 

نتايج اين تحقيق در مجله‌ي Nature منتشر شده‌است

 

سه شنبه 24 آذر 1388