لغزش الکتریکی گرافن را بین حالت های مغناطیسی سوئیچ می کند

ویرایش شده توسط گابی کلارک، بررسی توسط رابرت ایگان

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

در کشفی که می تواند راهی جدید برای کنترل خواص کوانتومی در مواد دو بعدی ارائه دهد، محققان در کورنل دریافتند که لغزش الکتریکی لایه های گرافن فوق نازک می تواند ماده را بین حالت های مغناطیسی متمایز تغییر دهد که حتی پس از حذف ولتاژ باقی می مانند.

محققان در آزمایشگاه کنجی یاسودا، استادیار دانشکده فیزیک کاربردی و مهندسی در کالج مهندسی کورنل دافیلد، کشف کردند که وقتی ولتاژ به یک پشته گرافن چهار لایه اعمال می‌شود، لایه‌ها به ترتیبات مختلف انباشته شدن اتمی می‌لغزند و به مواد اجازه می‌دهند تا به طور متناوب بین حالت‌های غیر مغناطیسی و مغناطیسی O1 منتشر شوند. فناوری نانو.

خواص یک ماده نه تنها به اتم های موجود، بلکه به نحوه چیدمان آنها نیز بستگی دارد. به عنوان مثال، گرافیت و الماس هر دو از اتم های یکسانی ساخته شده اند، اما خواص فیزیکی آنها - رنگ، استحکام، شفافیت، رسانایی - به دلیل ساختارهای الکترونیکی متفاوت بین اتم ها در مواد بسیار متفاوت است.

تغییر ساختار یک ماده معمولا مستلزم شکستن پیوندهای شیمیایی قوی و پیکربندی مجدد آنها به روشی دیگر است، فرآیندی که اغلب زمان و انرژی زیادی دارد و به فشار بالا و دمای بالا نیاز دارد.

یاسودا، نویسنده ارشد این مطالعه، که این تحقیق را با نویسنده اصلی و دانشجوی دکترا، دانیل براندون، انجام داد، گفت: «هدف ما این بود که ببینیم آیا می‌توانیم راه آسان‌تری برای تغییر ساختار ماده‌ای پیدا کنیم که کارآمدتر و همچنین کاربرد فن‌آوری داشته باشد.

این گروه تصمیم گرفتند بر روی پیکربندی متشکل از چهار لایه گرافن ماده دو بعدی تمرکز کنند، ماده ای به ضخامت یک اتم متشکل از اتم های کربن که در یک طرح شش ضلعی چیده شده اند.

یاسودا گفت: «ما کشف کردیم که اگر روی پیوندهای بسیار ضعیف‌تر بین لایه‌ها که به پیوندهای واندروالس معروف هستند تمرکز کنیم، می‌توانیم ساختار کریستالی را دوباره پیکربندی کنیم. با استفاده از ولتاژ، ما توانستیم تراز لایه ها را تغییر دهیم، چیزی به نام "لغزش"، که نحوه انباشته شدن لایه های گرافن را تغییر داد.

پایدارترین و رایج ترین الگوی این لایه ها، یا پیکربندی برنال، با حالت غیر مغناطیسی مطابقت دارد. ولتاژ آن را به الگوی کم‌معمول و کم‌ثبات‌تر، پیکربندی لوزی وجهی تبدیل کرد - حالتی که با مغناطیس، ابررسانایی و پدیده‌های کوانتومی عجیب و غریب مرتبط است.

براندون گفت: «یکی از چیزهایی که این تکنیک لغزشی را جالب می‌کند این است که غیرفرار است، به این معنی که عمل لغزش و حرکت فیزیکی اتم‌ها یک منبع حافظه قابل اعتماد ایجاد می‌کند. هنگامی که ماده در آن حالت قرار می گیرد، برای مدت طولانی باقی می ماند و می تواند به طور نسبتا ثابتی بین این دو رفت و برگشت کند.

محققان می گویند توانایی تغییر برگشت پذیر ساختار یک ماده با ولتاژ می تواند راه جدیدی برای طراحی موادی ارائه دهد که خواص آنها در صورت تقاضا بازنویسی شود.

یاسودا گفت: «این روش اساسا جدیدی برای کنترل ماده ارائه می‌کند. با بازنویسی الکتریکی ساختار، ممکن است بتوانیم نه تنها مغناطیس، بلکه ابررسانایی و دیگر حالات کوانتومی را تغییر دهیم و مسیری را به سوی مواد کوانتومی قابل تنظیم مجدد و اشکال جدیدی از حافظه غیرفرار باز کنیم.

نویسندگان مشترک عبارتند از Yiwen Ai، دانشجوی دکترا. آکشات گاندی، M.Eng. '25; محقق فوق دکتری Lujin Min; کایل نادل 28; کارآموز پژوهشی پیتر گولمیس؛ و محققان دانشگاه استنفورد، دانشگاه استونی بروک و موسسه ملی علوم مواد.

لغزش لایه ناشی از گیت، سوئیچینگ غیرفرار مغناطیس را در گرافن چهار لایه، نانوتکنولوژی طبیعت (2026) هدایت می کند. DOI: 10.1038/s41565-026-02306-x. www.nature.com/articles/s41565-026-02306-x

کارشناسی ارشد زبان انگلیسی، ویرایشگر کپی از سال 2021 با تجربه در آموزش عالی و محتوای بهداشتی. تقدیم به اخبار معتبر علمی. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →