Yeni deneysel yöntemle, araştırmacılar ilk kez 2D malzemelerde spin yapısını araştırıyor

11 Mayıs 2023 (Nanowerk Haberleri) Yirmi yıl boyunca, fizikçiler aşağıdakiler gibi 2B malzemelerde elektronların dönüşünü doğrudan manipüle etmeye çalıştılar: grafen. Bunu yapmak, süper hızlı, küçük ve esnek elektronik cihazların kuantum mekaniğine dayalı hesaplamalar yaptığı bir alan olan 2D elektroniğin gelişmekte olan dünyasında önemli ilerlemeler sağlayabilir. Bilim adamlarının elektronların dönüşünü ölçtüğü tipik yöntem - fiziksel evrendeki her şeye yapısını veren temel bir davranış - genellikle işe yaramıyor. 2D malzemeler. Bu, malzemeleri tam olarak anlamayı ve bunlara dayalı teknolojik ilerlemeleri ilerletmeyi inanılmaz derecede zorlaştırıyor. Ancak Brown Üniversitesi araştırmacıları tarafından yönetilen bir bilim insanı ekibi, artık bu uzun süredir devam eden zorluğu aşmanın bir yolunu bulduklarına inanıyor. Çözümlerini yayınlanan yeni bir çalışmada açıklıyorlar. Doğa Fiziği ("Dirac canlandırmaları, bükülmüş iki katmanlı grafende bir rezonans tepkisi sağlıyor"). Araştırmada araştırmacılar, 2 boyutlu bir malzemede dönen elektronlar ile mikrodalga radyasyondan gelen fotonlar arasındaki doğrudan etkileşimi gösteren ilk ölçüm olduğuna inandıklarını açıklıyorlar. (Resim: Jia Li, Brown Üniversitesi) Çalışmada, Sandia Ulusal Laboratuvarları'ndaki Entegre Nanoteknolojiler Merkezi'nden ve Innsbruck Üniversitesi'nden bilim adamlarını da içeren ekip, aralarında doğrudan etkileşimi gösteren ilk ölçüm olduğuna inandıkları şeyi açıklıyor. 2B bir malzemede dönen elektronlar ve mikrodalga radyasyonundan gelen fotonlar. Eşleşme olarak adlandırılan, mikrodalga fotonların elektronlar tarafından soğurulması, elektronların bu 2 boyutlu kuantum malzemelerde nasıl döndüklerinin özelliklerini doğrudan incelemek için yeni bir deneysel teknik oluşturuyor. araştırmacılara Brown'da fizik profesörü yardımcısı ve araştırmanın kıdemli yazarı Jia Li, "Spin yapısı, bir kuantum fenomeninin en önemli parçasıdır, ancak bu 2B malzemelerde bunun için hiçbir zaman doğrudan bir araştırmamız olmadı" dedi. "Bu zorluk, son yirmi yıldır bu büyüleyici materyallerde dönüşü teorik olarak incelememizi engelledi. Artık bu yöntemi daha önce inceleyemediğimiz birçok farklı sistemi incelemek için kullanabiliriz.” Araştırmacılar, ölçümleri “sihirli açı” bükülmüş iki katmanlı grafen adı verilen nispeten yeni bir 2D malzeme üzerinde yaptılar. Bu grafen bazlı malzeme, iki ultra ince karbon tabakası istiflendiğinde ve tam doğru açıda büküldüğünde yaratılır ve yeni çift katmanlı yapı, elektriğin direnç veya enerji israfı olmadan akmasına izin veren bir süper iletkene dönüşür. 2018'de yeni keşfedilen araştırmacılar, onu çevreleyen potansiyel ve gizem nedeniyle malzemeye odaklandı. Li'nin Brown'daki laboratuvarında yüksek lisans öğrencisi olan ve çalışmayı yöneten Erin Morissette, "2018'de ortaya çıkan birçok önemli soru henüz yanıtlanmadı" dedi. Fizikçiler genellikle elektronların dönüşünü ölçmek için nükleer manyetik rezonans veya NMR kullanırlar. Bunu, mikrodalga radyasyonu kullanarak bir örnek malzemedeki nükleer manyetik özellikleri uyararak ve ardından bu radyasyonun dönüşü ölçmek için neden olduğu farklı imzaları okuyarak yaparlar. 2D malzemelerle ilgili zorluk, mikrodalga uyarılmasına yanıt olarak elektronların manyetik imzasının tespit edilemeyecek kadar küçük olmasıdır. Araştırma ekibi doğaçlama yapmaya karar verdi. Elektronların manyetizasyonunu doğrudan tespit etmek yerine, Brown'daki Molecular and Nanoscale Innovation Enstitüsünde üretilen bir cihaz kullanarak radyasyondan kaynaklanan manyetizasyondaki değişikliklerin neden olduğu elektronik dirençteki ince değişiklikleri ölçtüler. Elektronik akımların akışındaki bu küçük varyasyonlar, araştırmacıların cihazı kullanarak elektronların mikrodalga radyasyonundan gelen fotoğrafları emdiğini tespit etmelerini sağladı. Araştırmacılar deneylerden yeni bilgiler gözlemleyebildiler. Ekip, örneğin, fotonlar ve elektronlar arasındaki etkileşimlerin, sistemin belirli bölümlerindeki elektronların anti-ferromanyetik bir sistemde olduğu gibi davranmasına neden olduğunu fark etti; bu, bazı atomların manyetizmasının, bir dizi manyetik atom tarafından iptal edildiği anlamına gelir. ters yönde hizalanmıştır. 2B malzemelerde spini incelemek için yeni yöntem ve mevcut bulgular bugün teknolojiye uygulanamayacak, ancak araştırma ekibi yöntemin gelecekte yol açabileceği potansiyel uygulamaları görüyor. Metodlarını bükülmüş iki katmanlı grafene uygulamaya devam etmeyi ve aynı zamanda diğer 2D malzemelere genişletmeyi planlıyorlar. Morissette, "Bu güçlü bir şekilde ilişkili sistemlerde elektronik düzenin önemli bir kısmına erişmek ve genel olarak elektronların 2B malzemelerde nasıl davranabileceğini anlamak için kullanabileceğimiz gerçekten çeşitli bir araç seti" dedi. Deney, 2021'de New Mexico'daki Entegre Nanoteknolojiler Merkezi'nde uzaktan gerçekleştirildi. Mathias S.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoAiStream. Web3 Veri Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• Adryenn Ashley ile Geleceği Basmak. Buradan Erişin.
• PREIPO® ile PRE-IPO Şirketlerinde Hisse Al ve Sat. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62979.php