Kung nakabasa ka ug bisan unsang mga istorya bahin sa panukiduki sa quantum karong bag-o, sa Columbia News o bisan asa, tingali nakadungog ka sa termino 2D o two-dimensional nga mga materyales.
Usa ka ilustrasyon sa atomic structure sa graphene, usa ka porma sa ultra-strong 2D carbon.
Niadtong Enero, ang mga chemist sa Columbia nagpatik sa usa ka pagtuon bahin sa una 2D bug-at nga fermion, usa ka klase sa materyal nga adunay bug-at kaayo nga mga electron. Niadtong Nobyembre, ang eskwelahan sa Engineering nagpatik sa usa ka istorya sa "Laser-Pagmaneho sa usa ka 2D nga Materyal.” Ug sayo sa miaging tuig, nakit-an sa mga tigdukiduki ang superconductivity ug ferroelectricity sa parehas nga materyal nga 2D. Ang listahan nagpadayon.
Busa, unsa ang 2D nga mga materyales ug ngano nga ang mga siyentipiko interesado kaayo?
Ang duha-ka-dimensiyon nga mga materyales mao ra ang ilang paminawon: Mga materyales nga 1 o 2 ka atomo lang ang gibag-on apan mas lapad sa matag laing direksyon. Kasagaran ang 2D nga mga materyales nga gigamit sa mga siyentista mao ang pipila ka square micrometers nga dako- dili makita sa hubo nga mata, apan makita sa matang sa mikroskopyo nga tingali imong gigamit sa mga klase sa science sa high school. Ang 2D nga mga materyales nga gigamit sa mga siyentista mao ang usa ka pagsagol sa natural nga mga materyales, sama sa graphene, usa ka porma sa ultra-strong carbon nga nadiskobrehan sa Columbia niadtong 2004, ug mga materyales nga gi-synthesize sa mga lab, sama sa CeSil, usa ka kristal nga unang natigom sa Columbia sa miaging tuig, gilangkuban sa cerium, silicon, ug iodine. Kini nga mga materyal kasagaran magsugod ingon nga tulo-ka-dimensyon, ug ang mga siyentista nag-panit niini ngadto sa duha ka dimensyon aron sa pagpadagan sa mga eksperimento niini ug mahibal-an kung unsa ang pisikal nga mga kabtangan, sama sa. superconductivity or magnetismo, mahimong motumaw kung ang mga materyales kay atom-flat. Ang mga siyentista nagtrabaho sa paghimo og bag-ong mga paagi sa paghimo sa 2D nga mga materyales gikan sa wala, nga dili kinahanglan nga tangtangon kini gikan sa 3D, apan ang kalidad niini dili pa hingpit.
Daghang mga butang ang naghimo sa 2D nga mga materyales nga makapaikag apan ang panguna mao nga gipugngan nila ang mga paagi nga ang mga partikulo sama sa mga electron makalihok sa sulod niini. Columbia Chemist nga si Xavier Roy migamit ug traffic analogy sa pagpatin-aw:
“Hunahunaa kini nga sama niini: Kon kita adunay naglupad nga mga sakyanan nga makabiyahe sa tulo-ka-dimensional nga wanang, mahimo natong makunhuran ang kadaghanan sa trapiko sa New York. Apan tungod kay ang atong kasamtangan nga mga sakyanan mahimo ra nga magbiyahe sa duha ka dimensyon, kita adunay daghang mga paghuot sa trapiko sa Times Square, ”ingon ni Roy sa usa ka bag-o nga pakighinabi.
"Parehas nga butang ang mahitabo sa mga electron kung molihok kita gikan sa 3D hangtod sa 2D, apan sa among kaso, ang 'trapiko' tali sa mga electron mapuslanon! Samtang kini nga mga interaksyon sa electron-electron nahimong mas lig-on, mahimo natong hingpit nga mabag-o ang mga kabtangan sa usa ka materyal. Pananglitan, samtang ang gibag-on sa 3D nga bug-at nga fermion nga mga materyales gikunhuran (pananglitan, kung kini mahimong labi ka 2D), mahimo silang mabalhin gikan sa pagka-magnetic hangtod sa superconducting.
Ang duha ka dimensyon nga mga materyales mahimo usab nga dali nga ma-tweak: Ang pag-stack niini nga adunay gamay nga mga anggulo taliwala sa mga lut-od, pagpadapat sa mga pwersa sama sa mga natad sa kuryente ug mga magnetic field, ug ang pagsala sa mga materyales pinaagi sa pag-tweak o pagpapilit niini mahimo’g mabag-o ang ilang mga kabtangan. Tagda lang ang usa ka pananglitan: Pinaagi lamang sa pagpatong og duha ka palid sa usa ka materyal nga gitawag ug tungsten diselenide sa ibabaw sa usag usa, pagtuis niini, ug pagdugang o pagtangtang sa electric charge, ang materyal mahimong mobalhin gikan sa usa ka metal nga nagdala sa elektrisidad ngadto sa usa ka insulator nga nagbabag sa elektrisidad ug balik pag-usab.
Ang mga siyentipiko usab naghinam-hinam sa 2D nga mga materyales nga potensyal nga paggamit sa teknolohiya, nga ang mga siyentista kanunay nga gitawag nga "mga aplikasyon."
Ang duha ka dimensyon nga mga materyales lagmit adunay hinungdanon nga papel sa sunod nga henerasyon sa mga elektroniko, lakip ang wala pa naugmad nga quantum computer. Ngano man? Sa dako nga bahin, tungod kay ang 2D nga mga materyales kay ultra-gamay nga adunay talagsaon, makontrol nga mga kabtangan (sama sa superconductivity), ug ang teknolohiya kanunay nga nangita alang sa usa ka butang nga makakab-ot sa mga resulta nga mas dali, mas episyente, ug naggamit og gamay nga luna.
Source: Columbia University
