|
|
سبد خرید ( 0 )
|
مقایسه ( 0 )
|
لیست استعلام ( 0 )
آخرین اخبار
آخرین مقالات
معرفی شرکت Testo
شنبه، 09 دی، 1396
معرفی شرکت Pepperl + Fuchs
چهارشنبه، 12 مهر، 1396
معرفی شرکت Sick
سه شنبه، 11 مهر، 1396
اندازه گیری مقاومت الکترود زمین (بخش دوم)
شنبه، 01 مهر، 1396
معرفی شرکت Han Seung
سه شنبه، 31 مرداد، 1396
آرشیو مقالات ...

مدیریت حرکت الکترون ها در شهر گرافن

متن خبر:

فیزیکدان‌ها علاوه بر کاربرد سیلیکون همچنان به دنبال یافتن راه‌هایی دیگر برای توسعه دنیای الکترونیک هستند. آن‌ها به خاصیت‌های دیگر الکترون‌ها علاوه بر پذیرش بار الکتریکی پی برده اند و به تازگی موفق به دستکاری الکترون‌ها بر اساس انرژی آن‌ها نسبت به نیروی حرکتی آنی شده اند.

برای آشنایی بهتر با مفهوم دستکاری الکترون‌ها و کنترل ترافیک آن‌ها، دنیایی را تصور کنید که در آن الکترون‌ها رنگی هستند، قرمز یا آبی. فرض کنید آن‌ها خودروهایی در دو رنگ متفاوت هستند. جاده‌هایی هم که این خودروها روی آن‌ها حرکت می‌کنند یا به رنگ قرمز هستند یا به رنگ آبی. خودروهای آبی فقط اجازه دارند در جاده‌های آبی حرکت کنند و خودروهای قرمز هم فقط حق عبور از جاده‌های قرمز را دارند. بنابراین، اگر یک خودروی آبی بخواهد در جاده قرمز طی مسیر کند، باید تغییر رنگ بدهد و به یک خودروی قرمز تبدیل شود.

اعضای یک تیم پژوهشی در زمینه فیزیک به سرپرستی «جون ژو» دو سال پیش نشان دادند که می‌توانند مسیرهای دو طرفه رنگ بندی شده ای از الکترون را در ماده ای به نام گرافن دولایه ای بسازند. این مسیرها به خاطر رنگ‌های مشخصی که دارند، مکانی (توپولوژیکی) در نظر گرفته می‌شوند. آن‌ها در پژوهش اخیر خود تقاطعی از چهار مسیر را به وجود آورده اند که درست در سوی دیگر این تقاطع، رنگ تعیین شده هر مسیر تغییر می‌کند.

در نتیجه، وضعیتی پیش می‌آید که در آن یک الکترون آبی در حال حرکت در مسیر خود به سمت شمال، وقتی به این تقاطع می‌رسد متوجه می‌شود که در سوی دیگر تقاطع، رنگ جاده‌هایی که ادامه مسیر رو به شمال هستند، تبدیل به قرمز شده است. در این صورت، اگر الکترون آبی نتواند رنگش را برای تطابق با رنگ ادامه مسیر تبدیل به قرمز کند، اجازه ادامه سفر را ندارد.

این جاده‌های قرمز و آبی در واقع هدایت کنندگان امواج الکترونی هستند که مدخل‌هایی با دقت فوق العاده زیاد با استفاده از «لیتوگرافی پرتو الکترونی» آن‌ها را ایجاد کرده اند. رنگ‌ها، فهرست مسیرها یا دره‌های الکترون‌ها هستند و رنگ جاده‌ها هم از طریق توپولوژی هدایت کنندگان امواج تعیین می‌شود، درست مشابه قوانین رانندگی در کشورهای مختلف که تعیین می‌کنند خودروها از سمت راست رانندگی کنند یا از سمت چپ. تغییر رنگ الکترون‌ها مستلزم پراکنده شدن آن‌ها در میانه جاده است.

فیزیکدان‌ها در مطالعه اخیر خود، مکانیسم تازه ای برای کنترل جریان الکترون‌ها ارائه می‌دهند. کشف تازه آن‌ها بخشی از شاخه الکترونیک نوظهور است که به آن «ولیترونیک» (Valleytronics) می‌گویند. آن چه سبب موفقیت این پژوهش فیزیکی شد، کنترل توپولوژی هدایت کننده‌های امواج بود. در واقع تغییر دادن مسیر چرخش الکترون‌ها را «ولیترونیک» می‌گویند.

تیم فیزیکدان‌های «دکتر جون ژو» گرافن دوبعدی می‌سازند، با این هدف که دامنه دانش الکترونیک فراتر از به کارگیری سیلیکون برود. پرسش آن‌ها این است که خودروی آبی (استعاره از الکترون آبی) در صورتی که نتواند به مسیر خود ادامه بدهد، به کجا می‌رود؟ و پاسخی که عنوان می‌کنند این است: الکترون آبی یا باید به چپ بپیچد، یا به راست.

از نگاه آن‌ها، راه‌های دیگری هم برای کنترل ترافیک الکترون‌هایی که به چپ یا راست تغییر جهت می‌دهند داریم. یکی از آن‌ها جا به جایی خط حرکت، یعنی نزدیک کردن آن به پیچ سمت راست یا پیچ سمت چپ است. بدین ترتیب، فراوانی خودروها یا الکترون‌هایی که به چپ یا راست می‌پیچند اگر نخستین راه حل را انتخاب کنند ۶۰درصد و اگر دومین راه حل را برگزینند ۴۰درصد خواهد بود.

ساخت گرافن دو لایه ای که ادامه مسیر الکترون‌ها را به یکی از دو طریق عنوان شده ممکن می‌کند نیازمند مراحل زیاد و لیتوگرافی پیچیده پرتو الکترونی است. چالش بعدی این دانشمندان این است که گرافن دو لایه ای بسازند که بتواند در دمای محیط عمل کند، چرا که در حال حاضر برای فعال کردن آن سرما و دمای خیلی پایین مورد نیاز است.

اگر گرافن دو لایه ای با طول و عرض زیاد و نیز «نیترید بور» شش وجهی ساخته شود، می‌توانیم شهری از جاده‌های توپولوژیکی به نام «شهر گرافن» (Graphene City ) ایجاد کنیم و الکترون‌ها را به مکانی که باید بروند هدایت کنیم، بدون این که مقاومتی از خود نشان دهند و این بسیار تحسین برانگیز خواهد بود.

 

آمار مربوط به این مطلب:
تعداد بازدید:63
نظرات
در این رابطه هیچ نظری توسط کاربران نوشته نشده است
بازگشت