اولین تولید بلور جامد از الكترون ها
اسمارت کاور: دانشمندان سوئیسی در آزمایشگاه خود موفق به ایجاد شکلی از بلور یا کریستال جامد از الکترون ها برای نخستین بار در دنیا شدند.
به گزارش اسمارت کاور به نقل از ایسنا و به نقل از نیو اطلس، پژوهشگران موسسه فناوری فدرال زوریخ(ETH) بلوری ساخته اند که کاملاً از الکترون تولید شده است. این ساختارها برای چندین دهه نظریه شده بودند، اما این نخستین باری است که آنها به شکل یک آزمایش در یک آزمایشگاه تأیید می شوند.
در حالت عادی، الکترون ها کم و بیش مانند مایع رفتار می کنند و آزادانه از درون ماده عبور می کنند. اما در سال ۱۹۳۴، "یوجین ویگنر" فیزیکدان نظری پیش بینی نمود که گروهی از الکترون ها در وضعیت خاص می توانند به شکل جامد متبلور شوند و فاز یا حالتی را تشکیل دهند که حالا بعنوان "کریستال ویگنر" شناخته می شود.
برای انجام این کار دقیقاً باید تعادل مناسبی بین دو نیروی موثر بر الکترون، یعنی دافعه الکترواستاتیک و انرژی حرکتی آنها برقرار شود. نیروی دوم قدرتمندتر است و موجب می شود الکترون ها به شکل تصادفی به اطراف بچرخند، اما "ویگنر" می گوید اگر میزان آن به اندازه کافی کم شود، نیروی دافعه می تواند قدرت را بدست بگیرد و الکترون ها را در یک شبکه یکنواخت قفل کند.
اما این مسئله پیچیده تر از آنست که به نظر می آید. چگالی الکترون ها باید تا یک نقطه خاص کم شود و باید در یک دام محصور شوند و تقریباً تا دمای صفر مطلق خنک شوند تا تأثیر خارجی بر حرکت آنها کم شود.
حالا دانشمندان سوئیسی تمام موارد مورد نیاز برای ایجاد یک "بلور ویگنر"را برآورده کرده اند. آنها برای محدود کردن الکترون ها از یک ورق "مولیبدن دیزلنید"(molybdenum diselenide) به ضخامت یک اتم استفاده کردند و بطور موثر حرکات آنها را به دو بعد محدود کردند. سپس برای کنترل تعداد الکترون های این نیمه هادی، این ماده را بین دو الکترود گرافن قرار داده و ولتاژ دقیقی را اعمال کردند. سرانجام کل این سیستم تا نزدیک به صفر مطلق خنک شد.
در نهایت یک "بلور ویگنر" ظهور کرد. اما مشاهده آن یک چالش دیگر بود. مسئله این است که فاصله بین الکترون ها خیلی کم و حدود ۲۰ نانومتر است، بطوریکه حتی میکروسکوپ ها هم نمی توانند آنرا ببینند. مطالعات قبلی برای ایجاد بلورهای ویگنر مجبور بودند برای تشخیص آنها به روش های غیرمستقیم مانند تغییرات جریان متکی باشند.
این تیم تحقیقاتی برای این مطالعه جدید از روش جدیدی استفاده نمود. آنها با فرکانس خاصی نور را به مواد می تابانند تا آنچه را که در نیمه هادی یا نیمه رسانا "اکسیتون" نامیده می شود، تحریک کنند تا نور را منعکس کند.
"آتاک امام اوغلو" نویسنده اصلی این تحقیق می گوید: یک گروه از فیزیکدانان نظری به رهبری "یوجین دملر" از دانشگاه "هاروارد" که امسال به ETH نقل مکان می کند، از نظر نظریه محاسبه کرده اند که چگونه این اثر باید در فرکانس های تحریکی مشاهده شده اکسیتون ها نشان داده شود و این دقیقاً همان چیزی است که ما در آزمایشگاه مشاهده کردیم.
این تحقیق در مجله Nature انتشار یافته است.
منبع: اسمارت كاور
مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب