نانوتکنولوژی اکنون - بیانیه مطبوعاتی: با روش آزمایشی جدید، محققان برای اولین بار ساختار چرخشی را در مواد دوبعدی بررسی کردند: با مشاهده ساختار چرخشی در گرافن "زاویه جادویی"، تیمی از دانشمندان به رهبری محققان دانشگاه براون راه‌حلی برای مدت طولانی پیدا کردند. -مسدود ایستاده در میدان دو

بازنشر افلاطون

دنبال: 0

صفحه اصلی > رسانه ها و مطبوعات > با روش آزمایشی جدید، محققان برای اولین بار ساختار چرخش را در مواد دو بعدی بررسی کردند: با مشاهده ساختار اسپین در گرافن "زاویه جادویی"، تیمی از دانشمندان به رهبری محققان دانشگاه براون راه حلی برای یک مانع طولانی مدت در میدان دو

تیمی از دانشمندان به رهبری محققان دانشگاه براون با مشاهده ساختار اسپین در گرافن "زاویه جادویی" راه حلی برای یک مانع طولانی مدت در زمینه الکترونیک دو بعدی پیدا کردند. اعتبار دانشگاه جیا لی/براون

چکیده:
برای دو دهه، فیزیکدانان سعی کرده‌اند مستقیماً چرخش الکترون‌ها را در مواد دوبعدی مانند گرافن دستکاری کنند. انجام این کار می تواند جرقه پیشرفت های کلیدی در دنیای رو به رشد الکترونیک دوبعدی باشد، حوزه ای که دستگاه های الکترونیکی فوق سریع، کوچک و انعطاف پذیر محاسباتی را بر اساس مکانیک کوانتومی انجام می دهند.

با روش آزمایشی جدید، محققان برای اولین بار ساختار چرخشی را در مواد دو بعدی بررسی کردند: با مشاهده ساختار اسپین در گرافن "زاویه جادویی"، تیمی از دانشمندان به رهبری محققان دانشگاه براون راه حلی برای یک مانع طولانی مدت در این زمینه پیدا کردند. از دو

Providence، RI | ارسال شده در 12 می 2023

مانع این است که روش معمولی که در آن دانشمندان اسپین الکترون‌ها را اندازه‌گیری می‌کنند - رفتاری ضروری که به همه چیز در جهان فیزیکی ساختار می‌دهد - معمولاً در مواد دوبعدی کار نمی‌کند. این امر درک کامل مواد و پیشبرد پیشرفت های تکنولوژیکی بر اساس آنها را بسیار دشوار می کند. اما تیمی از دانشمندان به رهبری محققان دانشگاه براون معتقدند که اکنون راهی برای دور زدن این چالش دیرینه دارند. آنها راه حل خود را در مطالعه جدیدی که در Nature Physics منتشر شده است، توصیف می کنند.

در این مطالعه، این تیم که شامل دانشمندانی از مرکز فناوری‌های نانو یکپارچه در آزمایشگاه ملی ساندیا و دانشگاه اینسبروک نیز می‌شود، اولین اندازه‌گیری را توصیف می‌کنند که برهمکنش مستقیم بین الکترون‌هایی که در یک ماده دوبعدی می‌چرخند و فوتون‌هایی که وارد می‌شوند را نشان می‌دهد. از تشعشعات مایکروویو جذب فوتون‌های مایکروویو توسط الکترون‌ها که کوپلینگ نامیده می‌شود، یک تکنیک تجربی جدید را برای مطالعه مستقیم خواص نحوه چرخش الکترون‌ها در این مواد کوانتومی دوبعدی ایجاد می‌کند – که می‌تواند به عنوان پایه‌ای برای توسعه فناوری‌های محاسباتی و ارتباطی مبتنی بر آن مواد باشد. به محققان

جیا لی، استادیار فیزیک در براون و نویسنده ارشد این تحقیق می‌گوید: «ساختار اسپین مهم‌ترین بخش یک پدیده کوانتومی است، اما ما هرگز کاوشگر مستقیمی برای آن در این مواد دو بعدی نداشته‌ایم. این چالش ما را از مطالعه نظری اسپین در این مطالب جذاب در دو دهه گذشته باز داشته است. اکنون می‌توانیم از این روش برای مطالعه بسیاری از سیستم‌های مختلف استفاده کنیم که قبلاً نمی‌توانستیم مطالعه کنیم.»

محققان این اندازه‌گیری‌ها را بر روی یک ماده نسبتاً جدید دو بعدی به نام گرافن دولایه پیچ خورده با زاویه جادویی انجام دادند. این ماده مبتنی بر گرافن زمانی ایجاد می‌شود که دو ورقه از لایه‌های بسیار نازک کربن روی هم چیده شده و تا زاویه مناسب بپیچانند، ساختار دولایه جدید را به یک ابررسانا تبدیل می‌کند که اجازه می‌دهد برق بدون مقاومت یا اتلاف انرژی جریان یابد. محققان به تازگی در سال 2 کشف شدند و به دلیل پتانسیل و رمز و راز پیرامون آن، بر روی این ماده تمرکز کردند.

ارین موریست، دانشجوی فارغ التحصیل در آزمایشگاه لی در براون که کار را رهبری می کرد، گفت: «بسیاری از سؤالات اصلی که در سال 2018 مطرح شد، هنوز پاسخ داده نشده اند.

فیزیکدانان معمولاً از تشدید مغناطیسی هسته ای یا NMR برای اندازه گیری اسپین الکترون ها استفاده می کنند. آنها این کار را با تحریک خواص مغناطیسی هسته ای در یک ماده نمونه با استفاده از تشعشعات مایکروویو و سپس خواندن نشانه های مختلف این تابش برای اندازه گیری اسپین انجام می دهند.

چالش مواد دوبعدی این است که امضای مغناطیسی الکترون ها در پاسخ به تحریک مایکروویو برای شناسایی بسیار کوچک است. تیم تحقیقاتی تصمیم گرفت بداهه نویسی کند. آنها به جای تشخیص مستقیم مغناطش الکترون‌ها، تغییرات جزئی مقاومت الکترونیکی را اندازه‌گیری کردند که ناشی از تغییرات مغناطیسی ناشی از تابش با استفاده از دستگاهی بود که در موسسه نوآوری‌های مولکولی و نانومقیاس در براون ساخته شده بود. این تغییرات کوچک در جریان جریان های الکترونیکی به محققان اجازه داد تا از این دستگاه برای تشخیص اینکه الکترون ها عکس های تابش مایکروویو را جذب می کنند استفاده کنند.

محققان توانستند اطلاعات جدیدی را از آزمایش‌ها مشاهده کنند. برای مثال، این تیم متوجه شد که برهمکنش بین فوتون‌ها و الکترون‌ها باعث می‌شود که الکترون‌ها در بخش‌های خاصی از سیستم مانند یک سیستم ضد فرومغناطیسی رفتار کنند - به این معنی که مغناطیس برخی اتم‌ها توسط مجموعه‌ای از اتم‌های مغناطیسی لغو شد. در جهت معکوس تراز شده است.

روش جدید برای مطالعه اسپین در مواد دوبعدی و یافته‌های کنونی امروز برای فناوری کاربردی نخواهد بود، اما تیم تحقیقاتی کاربردهای بالقوه‌ای را مشاهده می‌کنند که این روش می‌تواند در آینده به آنها منجر شود. آنها قصد دارند به استفاده از روش خود در گرافن دولایه پیچ خورده ادامه دهند، اما آن را به سایر مواد دو بعدی نیز گسترش دهند.

موریست گفت: «این یک مجموعه ابزار واقعاً متنوع است که ما می‌توانیم از آن برای دسترسی به بخش مهمی از نظم الکترونیکی در این سیستم‌های همبسته قوی استفاده کنیم و به طور کلی درک کنیم که الکترون‌ها چگونه می‌توانند در مواد دوبعدی رفتار کنند.

این آزمایش از راه دور در سال 2021 در مرکز فناوری نانو یکپارچه در نیومکزیکو انجام شد. Mathias S. Scheurer از دانشگاه اینسبروک پشتیبانی نظری را برای مدل‌سازی و درک نتیجه ارائه کرد. این کار شامل بودجه بنیاد ملی علوم، وزارت دفاع ایالات متحده و دفتر علوم وزارت انرژی ایالات متحده بود.

####

برای اطلاعات بیشتر، لطفا کلیک کنید اینجا کلیک نمایید

تماس با ما:
خوان سیلیزار
دانشگاه براون
دفتر مرکزی: 401-863-3766

حق چاپ © دانشگاه براون

اگر نظری دارید بفرمایید تماس با ما ما.

مسئولیت صحت محتوا به عهده صادرکنندگان انتشارات خبری است، نه موج هفتم، شرکت یا نانوتکنولوژی اکنون.

نشانک: