فیزیک‏دانان دانشگاه کالیفرنیا در برکلی با همکاری آزمایشگاه ملی LBNL، به ویژگی تازه و منحصر به فردی از گرافین دست یافتند. این گروه پژوهشی نشان داد، هنگامی که گرافین، مورد انبساط و کشش قرار می‌گیرد، الکترون‌های آن رفتار خاصی از خود نشان می‌دهند که گویا تحت تأثیر یک میدان مغناطیسی قوی قرار گرفته‌اند. این کشف می‌تواند چشم‌انداز تازه‌ای در ادوات الکترونیکی نسل آینده ایجاد نماید.

به گزارش خبرگزاری الکترونیوز، گرافین، ورقه‌ای از کربن خالص با ضخامت تنها 1 اتم است که در سال 2004 برای اولین بار ساخته شد. ویژگی‌های مکانیکی و الکترونیکی خاص این ماده، از همان ابتدا نظر پژوهشگران را به خود جلب کرد. کشف اخیر که در 30 جولای در مجله‌ی «Science» به چاپ رسید، با همکاری مایکل کرومی و سایر فیزیک‏دانان دانشگاه کالیفرنیا در برکلی و آزمایشگاه ملی لارنس برکلی (LBNL) انجام پذیرفته است.

کرومی و همکارانش که در آزمایشگاه، مشغول ساخت یک لایه‌ی گرافین بر روی کریستال پلاتینیوم بودند، متوجه شدند که آرایش اتمی کربن در گرافین که به صورت یک شبکه‌ی شش ضلعی است، نمی‌تواند کاملاً هم‌راستا و هم‌خط با ساختار مثلثی پلاتینیوم قرار بگیرد. از این رو هنگامی که گرافین از 3 جهت تحت انبساط و کشش قرار می‌گیرد، ساختارهای مثلثی بسیار ریزی به نام «نانوحباب»‌، به صورت برجسته در سطح گرافین ظاهر می‌شود. طول این نانوحباب‌ها بین 4 تا 10 نانومتر و ارتفاع آن‌ها حدود 2 نانومتر است. از آنجایی که ساختار این حباب‌ها بسیار کوچک است، الکترون‌های داخل هر نانوحباب مقادیر گسسته‌ای از انرژی را به خود اختصاص می‌دهد. این ویژگی برخلاف حالتی است که گرافین تحت کشش قرار نگرفته است. در این حالت نوارهای انرژی الکترون‌ها دارای مقادیر پیوسته‌ای است. بیشترین مقدار میدان‌ مغناطیسی که تاکنون در آزمایشگاه به آن دست یافته شده است، بزرگ‌تر از 30 تسلا نیست، در حالی که سطوح انرژی گسسته‌ی الکترون‌ها یا «سطوح لاندا»، درست مانند حالتی است که الکترون‌ها، در صورتی که تحت تأثیر یک میدان مغناطیسی به بزرگی 300 تسلا قرار بگیرند، به خود اختصاص خواهند داد.

مایکل کرومی بیان داشت: «با بررسی و کنترل اینکه الکترون‌ها در گرافین در چه سطح انرژی و چگونه حرکت می‌کنند، می‌توان آن‌ها را واداشت تا راحت‌تر و یا سخت‌تر حرکت کنند تا در نتیجه بتوان ویژگی‌هایی از قبیل رسانایی، نوری و ماکروویو آن‌ها را مورد بازبینی قرار داد. کنترل حرکت الکترون، مهم‌ترین و ضروری‌ترین بخش از کارکرد ادوات الکترونیکی است.»

کرومی در ادامه اظهار داشت: «اکنون ما می‌توانیم واژه‌ی «استرینترونیک»؛ یعنی، تغییر شکل مکانیکی در ورقه‌های گرافین برای کنترل رفتار الکترون‌ها در آن و برای دستیابی به کاربردهای مختلف ادوات الکترونیکی، را به کار ببریم.» وی همچنین خاطر نشان کرد که تحت کشش قرار گرفتن ورقه‌های گرافین می‌تواند منجر به ویژگی‌های الکترونیکی فوق‌العاده‌ای شود. گرچه به نظر می‌رسد پیش از اینکه استرینترونیک کاملاً کاربردی و اجرایی گردد، گام‌هایی نیز باید در آینده برداشته شود. یکی از این کاربردها می‌تواند «حسگر تغییر شکل یافته» باشد که می‌تواند میلیاردها دلار ارزش داشته باشد.

فیزیک‌دان دانشگاه کالیفرنیا در برکلی در پایان سخنانش گفت: «ما می‌خواهیم دریابیم که الکترون‌ها در داخل نانوحباب‌ها دقیقاً چه کار می‌کنند و به شرایط گوناگون فیزیکی و محیطی چه واکنشی نشان می‌دهند.»

لینک دائمی | نسخه مناسب چاپ | ارسال لينك اين صفحه به دوستان |