پژوهشگران آزمايشگاه ملي بروکاون، با مطالعه سه لايه گرافن که به‌صورت خاصي روي هم قرار گرفته است، موفق شدند شبه ذره جديدي را کشف کنند. شبه ذرات، مواد شبيه به ذره بوده که داراي بار الکتريکي هستند. برخلاف شبه ذرات شبيه به فوتون که جرم ندارند، اين شبه ذرات داراي جرم بوده و اين جرم بستگي به انرژي (يا سرعت) آنها دارد، اگر اين ذرات متوقف شوند آنگاه جرم آنها بي‌نهايت خواهد شد.
تجمع اين شبه ذرات با انرژي پايين موجب مي‌شود با مغناطيسي شدن گرافن دانسيته حاملين بار داراي اسپين پلاريزه در اين سيستم گرافني سه لايه نسبت به گرافن تک لايه به شدت افزايش يابد. با اين کار دسته جديدي از ادوات ساخته مي‌شوند که علاوه‌بر بار الکتريکي مي‌توان اسپين‌ها را نيز در آنها تحت کنترل در آورد. به اين دسته از ادوات، اسپينترونيک گفته مي‌شود.
ايگور زاليزنياک، رهبر اين تيم تحقيقاتي مي‌گويد تحقيقات ما نشان مي‌دهد که اين شبه ذرات غير معمول که پيش از اين از طريق تئوري وجودشان پيش بيني شده بود، به‌صورت واقعي در گرافن سه لايه وجود دارند. اين ذرات موجب مديريت برخي خواص ماده نظير چگونگي رفتارشان در ميدان مغناطيسي مي‌شود. اين رفتار مي‌تواند براي کنترل ادوات الکترونيکي مبتني بر گرافن به‌کار گرفته شود. در اين کار خواص سه لايه گرافني به‌عنوان اولين گام براي مهندسي چنين ادواتي مورد مطالعه قرار گرفت که نتايج آن در نشريه Nature Physics به چاپ رسيد.
با سه لايه‌اي شدن گرافن رفتار اين ماده بسيار پيچيده مي‌شود اما پتانسيل‌هاي آن نيز افزايش مي‌يابد. يکي از مهمترين متغييرها در اين سيستم، نحوه قرار گرفتن لايه‌ها است. در سيستم‌هاي ABS اتم‌ها کربن تشکيل حلقه‌هاي کندو عسلي شکل مي‌دهند که روي هم از بالا به پايين تراز شده‌اند. هر لايه نسبت به لايه قبل کمي پيشروي دارد و حالت پله‌اي ايجاد کرده است. در اين پروژه محققان از گرافن سه لايه‌اي در مرکز نانومواد عاملي (CFN)استفاده کرده‌اند. آنها از ميکروسکوپ ميکرورامان براي به تصوير کشيدن نمونه و ديدن چيدمان ساختار ABC استفاده کردند. در قدم بعد اين گروه تحقيقاتي از ابزارهاي نانوليتوگرافي استفاده کردند تا نمونه را به‌صورتي شکل دهند که بتوان آن را به الکترودها متصل کرد.
سپس خواص مغناطيسي اين سيستم را در آزمايشگاه ملي ميدان مغناطيسي قوي (NHMFL) اندازه‌گيري کردند. آنها اثر ميدان مغناطيسي خارجي را روي دانسيته حمل کننده‌هاي بار اندازه گرفتند. نتايج نشان داد که درون اين ساختارها، شبه ذرات وجود دارند که مانند حمل کننده‌هاي بار رفتار مي‌کنند.
منبع : nano.ir
دریافت صفحه با کد QR