فدراسیون سرآمدان علمی ایران | اخبار | متاموادِ کوانتوم الکترون؛ حوزه‌ی جدیدی در فناوری نانو
متن خبر

تاریخ خبر : ۱۳۹۷/۰۸/۱۷

تعداد بازدید : ۱۴۴

تعداد رای : ۲

متاموادِ کوانتوم الکترون؛ حوزه‌ی جدیدی در فناوری نانو

زمانی که دو لایه‌ی اتمیِ نازک و دوبعدی بر روی یکدیگر قرار میگیرند و یک لایه مجبور می‌شود تا بر روی لایه‌ی دیگر بچرخد، این وضعیت الگوهایی بوجود می‌آورد که به الگوهای مویر معروفند و هیچکدام از لایه‌ها به تنهایی قادر به تولید چنین الگوهایی نیستند. این قضیه حرکت نور و الکترون را تسهیل می‌کند و منجر به پدیده‌های غیرعادی در مواد می‌شود. برای مثال، زمانی که دو لایه‌ی گرافن بر روی یکدیگر قرار گرفته و زاویه‌ی بین آنها به 1.1 درجه می‌رسد، ماده تبدیل به ابررسانا می‌شود.

 

به گفته‌ی ناثانیال گابر از دانشگاه کالیفرنیا: «این مسئله تا حدودی شبیه به رانندگی از کنار تاکستان انگور و نگاه کردن به ستون‌های انگور درون تاکستان است. به علت اینکه شما بطور مستقیم به ستون‌ها نگاه می‌کنید هر از چندگاهی در طول مسیر قادر به دیدن هیچ ستونی نخواهید بود.»

«این مثال شبیه به زمانی است که  دو لایه بر روی یکدیگر قرار می‌گیرند و وضعیتی مشابه ایجاد می‌شود. در زاویه‌ی خاصی در هنگام چرخش، هر چیزی از نظر قانونِ انتقال انرژی امکان‌پذیر است. این مسئله فرصت‌های جالبی برای انتقال انرژی فراهم می‌کند.»

 

این آینده‌ی مواد جدیدی است که با روی هم قرار دادن و چرخاندنِ لایه‌های نازک بر روی یکدیگر تولید می‌شوند و هنوز در مرحله‌‌ی ابتدایی قرار دارد. برای اینکه تمام این موارد با هم در نظر گرفته شود گابر و دکتر سانگ از دانشگاه نانیانگ سنگاپور نام این حوزه را « متاموادِ کوانتوم الکترون» نامیدند. به گفته‌ی گابر: «ما قابلیت مهندسیِ آرایه‌های متناوب سنتز شده با اندازه‌هایی کوچکتر از طول موج الکترون را ایجاد کرده‌ایم. چنین مهندسی کردن‌هایی این امکان را فراهم می‌کند تا الکترون‌ها با روش‌های غیرعادی دستکاری شوند، که این امر منجر به تولید دسته‌های جدیدی از متاموادهای کوانتومی می‌شود که پاسخ‌های غیررایج و نامعمول از خود نشان می‌دهند.»

متامواد دسته‌ای از مواد هستند که برای تولید خواصی که در حالت طبیعی در مواد وجود ندارند مهندسی و تولید می‌شوند. مثال‌هایی از این مواد شامل ابزارهای پوششیِ نوری و سوپرلنزهای مشابه با لنزهای فرنزل که در فانوس‌های دریایی استفاده می‌شود است. همچنین طبیعت از چنین تکنیک‌هایی بهره می‌برد. به عنوان مثال در بال‌های پروانه‌ها فوتون‌ها در هنگام عبور از ساختارهای نانومقیاس دستکاری شده و رنگ‌های منحصر به فردی بوجود می‌آید. «برخلاف فوتون‌ها که به ندرت با یکدیگر برخور دارند، الکترون‌ها در ساختارهایی با طول موج کوتاه، باردار می‌شوند و با قدرت با یکدیگر برخورد می‌کنند. نتیجه بوجود آمدنِ پدیده‌های گوناگونِ مختلف و تولید دسته‌های جدیدی از متامواد کوانتومی که با یکدیگر برخورد می‌کنند است.»

 

رفتار ابررسانایی که در لایه‌های چرخیده‌ی گرافن بروز کرد یک شگفتی به حساب می‌آید. این مسئله نشان می‌دهد که چگونه برخوردهای الکترون و ویژگی‌های زیرطول‌موجی می تواند در متاموادِ کوانتومی با یکدیگر بکار گرفته شود تا پدیده‌های جدیدی تولید شود. مثال‌های اینچنینی کاربردهای اینگونه مواد را به خوبی نشان می‌دهد به گفته‌ی گابر: «تاکنون ما تنها محیط را برای کارهای بسیاری در آینده فراهم کرده‌ایم.»

 

این پژوهش با همکاری دانشگاه های آمریکا و سنگاپور به انجام رسیده است و نتایج آن در مجله نیچر نانوتکنولوژی به چاپ رسیده است.

برای مشاهده این مقاله، لینک مقاله را کلیک نمایید.

نظرات

پاسخ به نظــر بازگشت به حالت عادی ثبت نظر

نـــام
ایمیل
نظر شما
کارکترهایی که در تصویر می بینید را وارد نمایید. (حساس به حروف کوچک و بزرگ)