ALTIN 499,21
DOLAR 8,8689
EURO 10,4740
BIST 1.385
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 23 °C
Parçalı Bulutlu

Araştırmacılar, Uzun Süreli Hipotezli Kristal Oluşturmak İçin Elektronları Yakaladılar

17.11.2020
210
Araştırmacılar, Uzun Süreli Hipotezli Kristal Oluşturmak İçin Elektronları Yakaladılar

Bir aile portresi için poz veren huzursuz çocuklar gibi, elektronlar da herhangi bir sabit düzenlemede kalacak kadar hareketsiz kalmazlar.

Şimdi, Cornell liderliğindeki bir işbirliği, iki boyutlu yarı iletkenleri istiflemenin ve elektronları, belirli ve uzun süredir varsayılmış bir kristal oluşturan tekrar eden bir modelde yakalamanın bir yolunu geliştirdi.

Ekibin 11 Kasım 2020’de Nature’da yayınlanan “Moiré Superlattices’in Kesirli Dolgularında Korelasyonlu Yalıtım Durumları” başlıklı makalesi. Makalenin baş yazarı, doktora sonrası araştırmacı Yang Xu.

Proje, Fen Edebiyat Fakültesi’nde fizik profesörü olan Kin Fai Mak ve makalenin kıdemli yazarlarından Mühendislik Koleji’nde uygulamalı ve mühendislik fiziği profesörü olan Jie Shan’ın ortak laboratuarından doğdu.

Her iki araştırmacı da Cornell for Nanoscale Science’daki Kavli Institute üyesidir; Cornell’e, provostun Nano Ölçekli Bilim ve Mikrosistem Mühendisliği (NEXT Nano) girişimi aracılığıyla geldiler.

Bir elektron kristali ilk olarak 1934’te teorik fizikçi Eugene Wigner tarafından tahmin edildi. Negatif yüklü elektronlardan kaynaklanan – Coulomb itmeleri adı verilen itme – elektronların kinetik enerjisine hakim olduğunda, bir kristalin oluşacağını öne sürdü.

Bilim adamları, elektronları Dünya’nın manyetik alanının kabaca bir milyon katı olan aşırı büyük bir manyetik alana koymak gibi kinetik enerjiyi bastırmak için çeşitli yöntemler denediler.

Tam kristalleşme hala zor, ancak Cornell ekibi bunu başarmak için yeni bir yöntem keşfetti.

“Elektronlar kuantum mekaniğidir. Onlara hiçbir şey yapmasanız bile, her zaman kendiliğinden sallanıyorlar, ”dedi Mak. “Bir elektron kristali aslında erime eğilimindedir çünkü elektronları periyodik bir düzende sabit tutmak çok zor.”

Bu yüzden araştırmacıların çözümü, Columbia Üniversitesi’ndeki ortaklar tarafından yetiştirilen iki yarı iletken tek katman, tungsten disülfür (WS2) ve tungsten diselenid (WSe2) istifleyerek gerçek bir tuzak oluşturmaktı.

Her tek tabakanın biraz farklı bir kafes sabiti vardır. Birbirleriyle eşleştirildiklerinde, esasen altıgen bir ızgaraya benzeyen hareli bir süper örgü yapısı oluştururlar.

Araştırmacılar daha sonra elektronları modeldeki belirli yerlere yerleştirdiler. Daha önceki bir projede buldukları gibi, bölgeler arasındaki enerji bariyeri elektronları yerinde kilitliyor.

Mak, “Belirli bir hareli bölgede elektronların ortalama doluluk oranını kontrol edebiliriz” dedi.

Elektronların titrek doğası ve onları çok özel bir düzene sokma ihtiyacı ile birleşen hareli süper örgüsünün karmaşık deseni göz önüne alındığında, farklı elektron düzenlemelerinin kendi kendine kristalleşeceği doluluk oranı, araştırmacılardan fizik profesörü ve makalenin yazarlarından biri olan Veit Elser’e döndü.

Bununla birlikte, Wigner kristallerinin mücadelesi sadece onları yaratmak değil, aynı zamanda gözlemlemektir.

Mak, “Bir elektron kristali oluşturmak için tam olarak doğru koşullara ulaşmanız gerekiyor ve aynı zamanda kırılganlar,” dedi. Onları araştırmak için iyi bir yola ihtiyacın var. Onları incelerken onları önemli ölçüde rahatsız etmek istemezsiniz.”

Ekip, bir optik sensörün numuneye yakın yerleştirildiği ve tüm yapının, Japonya’daki Ulusal Malzeme Bilimi Enstitüsü’ndeki işbirlikçiler tarafından oluşturulan altıgen bor nitrürün yalıtım katmanları arasına sıkıştırıldığı yeni bir optik algılama tekniği tasarladı. Sensör numuneden yaklaşık iki nanometre ayrıldığından, sistemi etkilemez.

Yeni teknik, ekibin, üçgen kafesli Wigner kristallerinden, şeritler ve dimerler halinde kendi kendine hizalanan kristallere kadar farklı kristal simetrilerine sahip çok sayıda elektron kristalini gözlemlemesini sağladı.

Ekip, bunu yaparak, bileşenler yeterince uzun süre hareketsiz kaldığı sürece, ne kadar basit bileşenlerin karmaşık desenler oluşturabileceğini gösterdi.

Referans: Yang Xu, Song Liu, Daniel A. Rhodes, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, James Hone, Veit Elser, Kin Fai Mak ve Jie Shan, 11 Kasım 2020, Nature tarafından “Hareli üst kısımların fraksiyonel dolgularında ilişkili yalıtım durumları”.

Makalenin ortak yazarları arasında Columbia Üniversitesi ve Japonya’daki Ulusal Malzeme Bilimi Enstitüsü’nden araştırmacılar yer alıyor.

Araştırma ve cihaz imalatı, ABD Enerji Bakanlığı, ABD Deniz Araştırmaları Ofisi ve David ve Lucille Packard Bursu tarafından desteklendi.

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.