นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ในสหราชอาณาจักรได้ระบุตระกูลใหม่ของอนุภาคควอซิพัทเทอร์ในซูเปอร์แลตทิกที่ทำจากกราฟีนที่ประกบระหว่างแผ่นโบรอนไนไตรด์สองแผ่น งานนี้มีความสำคัญต่อการศึกษาพื้นฐานของฟิสิกส์ของสสารควบแน่น และยังอาจนำไปสู่การพัฒนาทรานซิสเตอร์ที่ได้รับการปรับปรุงให้สามารถทำงานที่ความถี่สูงขึ้นได้ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักฟิสิกส์และนักวิทยาศาสตร์
ด้านวัสดุ
ได้ศึกษาวิธีการใช้ข้อต่อแบบอ่อน (แวน เดอร์ วาลส์) ระหว่างชั้นอะตอมบางๆ ของผลึกต่างๆ เพื่อสร้างวัสดุใหม่ที่สามารถปรับเปลี่ยนคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ได้โดยไม่ต้องเติมสารเคมี ตัวอย่างที่มีชื่อเสียงที่สุดคือกราฟีน (แผ่นคาร์บอนหนาเพียงหนึ่งอะตอม) ที่ห่อหุ้มระหว่างวัสดุ 2 มิติอีกชนิดหนึ่ง
นั่นคือ โบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยม (hBN) ซึ่งมีค่าคงที่แลตทิซที่คล้ายกัน เนื่องจากวัสดุทั้งสองมีโครงสร้างหกเหลี่ยมที่คล้ายคลึงกัน รูปแบบลายมัวเรปกติ (หรือ “ซูเปอร์แลตทิซ”) เกิดขึ้นเมื่อโครงแลตทิชทั้งสองซ้อนทับกัน หากเลเยอร์ที่ซ้อนกันของกราฟีน-hBN ถูกบิดงอ และมุมระหว่างโครงตาข่าย
ของวัสดุทั้งสองลดลง ขนาดของโครงตาข่ายยิ่งยวดก็จะเพิ่มขึ้น สิ่งนี้ทำให้เกิดช่องว่างของแถบอิเล็กทรอนิกส์เพื่อพัฒนาผ่านการก่อตัวของแถบ เพิ่มเติมในเขต โครงสร้างทางคณิตศาสตร์ที่อธิบายแนวคิดพื้นฐานของแถบพลังงานอิเล็กทรอนิกส์ในแถบโบลชเหล่านี้ อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่
ในคาบศักย์ไฟฟ้าที่ตรงกับแลตทิซและไม่มีปฏิกิริยาต่อกัน ผีเสื้อในปี 2013 ทีมแมนเชสเตอร์พร้อมด้วยกลุ่มอิสระ 2 กลุ่มที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์และมหาวิทยาลัยโคลัมเบียในสหรัฐอเมริกา ได้สังเกตเห็นรูปแบบเศษส่วนที่น่าทึ่งในแผนภาพความหนาแน่นของอิเล็กตรอนเทียบกับความแรง
ของสนามแม่เหล็กในกราฟีนเหล่านี้ hBN ซูเปอร์แลตทิส รูปแบบนี้เรียกว่า “ผีเสื้อฮอฟสแตดเตอร์” เกิดขึ้นเมื่อทีมงานกำหนดสเปกตรัมพลังงานของซูเปอร์แลตทิซโดยการวัดค่าการนำไฟฟ้าในสนามแม่เหล็กแรงสูงถึง 17 เทสลา ตอนนี้นักวิจัยของแมนเชสเตอร์รายงานพฤติกรรมที่น่าประหลาดใจอีกครั้ง
ของอิเล็กตรอน
ในโครงสร้างดังกล่าว อีกครั้งภายใต้สนามแม่เหล็กแรงสูง “เป็นที่ทราบกันดีว่าในสนามแม่เหล็กเป็นศูนย์ อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง และถ้าคุณใช้สนามแม่เหล็ก อิเล็กตรอนจะเริ่มโค้งงอและเคลื่อนที่เป็นวงกลม ซึ่งจะลดการนำไฟฟ้าลง” สมาชิกในทีมอธิบาย ออกงานทดลอง.
“ในชั้นกราฟีนที่เรียงตัวกับ hBN อิเล็กตรอนก็เริ่มโค้งงอเช่นกัน แต่หากคุณตั้งค่าสนามแม่เหล็กเป็นค่าเฉพาะ ค่าการนำไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ราวกับว่าอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรงอีกครั้ง เหมือนกับในโลหะที่ไม่มีสนามแม่เหล็กอีกต่อไป” นวนิยายเรื่อง กล่าวว่าพฤติกรรมดังกล่าว
“แตกต่างอย่างสิ้นเชิงกับฟิสิกส์ในตำราเรียน” เขาและเพื่อนร่วมงานระบุว่าพฤติกรรมดังกล่าวมาจากการก่อตัวของอนุภาคควอซิพัทเทอร์แบบใหม่ที่แสดงถึงสถานะโลหะประเภทใหม่ เหล่านี้และจากข้อมูลของพวกมันเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแบบ ที่รวดเร็วเป็นพิเศษตลอดโครงสร้างกราฟีน-hBN
แม้จะมี
สนามแม่เหล็กสูงมากก็ตาม นี่เป็นเพราะไม่เหมือนกับอิเล็กตรอนที่หมุนด้วยวงโคจรเชิงปริมาณในที่ที่มีสนามแม่เหล็ก เฟอร์มิออนของบราวน์-แซคจะเคลื่อนตัวเป็นเส้นตรงยาวหลายสิบไมครอนในสนามแม่เหล็กที่สูงถึง 16 ตัน “ภายใต้เงื่อนไขเฉพาะ นั่นคือ เมื่อใดก็ตามที่ ‘รัศมีไซโคลตรอน’ของเฟอร์มิออน
มีค่าคงที่ทวีคูณของค่าคงที่แลตทิซของ โมเร เราพบว่าอนุภาคควอซิพัทรอนที่เคลื่อนที่เร็วไม่รู้สึกถึงสนามแม่เหล็กที่มีประสิทธิภาพ” ความหมายสำหรับวิศวกรรมอุปกรณ์ กราฟีนที่ใช้ในการเตรียมอุปกรณ์ของทีมแมนเชสเตอร์นั้นบริสุทธิ์มาก ซึ่งทำให้ตัวพาประจุที่อยู่ภายในสามารถเคลื่อนที่
ได้หลายล้านซม. 2 /Vs ความคล่องตัวสูงดังกล่าวบ่งบอกว่าพาหะของประจุสามารถเดินทางตรงไปทั่วทั้งอุปกรณ์โดยไม่มีการกระเจิง และเป็นที่ต้องการอย่างมากเมื่อประดิษฐ์วัสดุ 2 มิติ เพราะทำให้สามารถพัฒนาทรานซิสเตอร์ความถี่สูงพิเศษได้ โปรเซสเซอร์คอมพิวเตอร์ที่มีอุปกรณ์ประเภทนี้
ไม่ใช่แค่กราฟีน สิ่งนี้ทำให้การค้นพบนี้มีความสำคัญต่อการศึกษาการขนส่งอิเล็กตรอนขั้นพื้นฐาน เช่นเดียวกับการระบุลักษณะและทำความเข้าใจอุปกรณ์ซูเปอร์แลตทิซแบบใหม่ที่อิงจากวัสดุ 2 มิตินอกเหนือจากกราฟีนจะสามารถทำการคำนวณจำนวนมากขึ้นในระยะเวลาที่เท่ากัน ส่งผลให้เครื่องจักร
ประสบการณ์มากมายที่นักฟิสิกส์ผิวดำนำมาให้กับทีมวิจัยช่วยปรับปรุงการแก้ปัญหาและให้มุมมองที่จำเป็นมากเกี่ยวกับวิธีการนำเทคโนโลยีไปใช้ อย่างไรก็ตาม หากปราศจากความพยายามร่วมกันเพื่อจัดการกับการอยู่ภายใต้การเป็นตัวแทนในปัจจุบัน ชุมชนวิทยาศาสตร์ก็เสี่ยงที่จะพลาดมุมมองนี้
การเพิ่มขึ้นนี้เป็นที่เข้าใจได้เนื่องจากจุดสูงสุดของความขรุขระแบบสุ่มจะแทรกซึมลงไปในน้ำเมื่อพลาสตรอนบางลง ซึ่งกีดขวางการไหล ค่อนข้างเหมือนกับการเคลือบเพรียงเล็กๆในทางกลับกัน พื้นผิว ที่ลื่นพอที่จะลดการลากที่ประเมินค่าได้ในการใช้งานระดับมาโคร (เช่น เรือ) เป็นเรื่องยากที่จะทดสอบ
ในสภาพน้ำเปิด พื้นผิว SHPo ประเภทนี้มีช่องว่างขนาดใหญ่ระหว่างโครงสร้างจุลภาค ดังนั้นพวกเขาจึงสูญเสียพลาสตรอนได้ง่าย และเนื่องจากต้องประดิษฐ์โดยใช้เทคโนโลยี MEMS จึงเป็นเรื่องยากที่จะผลิตตัวอย่างที่ค่อนข้างใหญ่ (มากกว่า 1 ม. 2 ) ที่ใช้สำหรับการทดสอบในแหล่งน้ำเปิด
แน่นอนว่าเรือจริงนั้นใหญ่กว่านี้ และลำเรือก็โค้ง แต่ความท้าทายเหล่านี้สามารถนำไปใช้ได้จริงมากกว่าพื้นฐาน ด้วยการพัฒนาวิธีที่จะหลีกเลี่ยงพวกเขา แทนที่จะเผชิญหน้ากับพวกเขาโดยตรง (ซึ่งจะใช้เวลานานกว่ามาก) ห้องปฏิบัติการของฉันกำลังทำการทดลองโดยใช้เรือยนต์
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
