Соңғы кездері Columbia News сайтында немесе басқа жерлерде кванттық зерттеулер туралы әңгімелерді оқыған болсаңыз, бұл терминді естіген болуыңыз мүмкін. 2D немесе екі өлшемді материалдар.
Графеннің атомдық құрылымының иллюстрациясы, өте күшті 2D көміртегінің түрі.
Қаңтар айында Колумбия химиктері бірінші туралы зерттеу жариялады 2D ауыр фермион, өте ауыр электрондары бар материал класы. Қараша айында Инженерлік мектеп «2D материалды лазермен басқару.” Ал өткен жылдың басында зерттеушілер бір 2D материалында асқын өткізгіштік пен ферроэлектрлік тоқты тапты. Тізім жалғасуда.
Сонымен, 2D материалдар дегеніміз не және ғалымдарды неге сонша қызықтырады?
Екі өлшемді материалдар дәл солай естіледі: қалыңдығы небәрі 1 немесе 2 атом, бірақ кез келген басқа бағытта кеңірек материалдар. Көбінесе ғалымдар жұмыс істеп жатқан 2D материалдарының үлкендігі бірнеше шаршы микрометр – жай көзге көрінбейді, бірақ орта мектептегі жаратылыстану сабақтарында пайдаланған микроскоптың түрімен көрінеді. Ғалымдар жұмыс істеп жатқан 2D материалдары графен, 2004 жылы Колумбияда табылған өте күшті көміртектің бір түрі және өткен жылы Колумбияда алғаш рет жиналған CeSil кристалы сияқты зертханаларда синтезделген материалдар сияқты табиғи материалдардың қоспасы. церий, кремний және йодтан тұрады. Бұл материалдар әдетте үш өлшемді болып басталады және ғалымдар оларда эксперименттер жүргізу және қандай физикалық қасиеттерін анықтау үшін оларды екі өлшемге дейін түсіреді. асқын өткізгіштік or магнетизм, материалдар атом тәрізді болғанда пайда болуы мүмкін. Ғалымдар 2D материалдарын 3D форматынан ажыратудың қажеті жоқ, нөлден бастап жасаудың жаңа жолдарын әзірлеу үстінде, бірақ олардың сапасы әлі де жетілмеген.
Көптеген нәрселер 2D материалдарын қызықты етеді, бірақ ең бастысы - электрондар сияқты бөлшектердің олардың ішінде қозғалу жолдарын шектейді. Колумбиялық химик Ксавье Рой түсіндіру үшін трафик ұқсастығын пайдаланды:
«Оны былай ойлап көріңіз: егер бізде үш өлшемді кеңістікте жүре алатын ұшатын машиналар болса, біз Нью-Йорктегі трафиктің көп бөлігін азайта алар едік. Бірақ қазіргі көліктеріміз тек екі өлшемде жүре алатындықтан, біз Таймс-скверде үлкен кептелістерге тап боламыз», - деді Рой жақында берген сұхбатында.
«3D-ден 2D-ге өткенде электрондар үшін де солай болады, бірақ біздің жағдайда электрондар арасындағы «трафик» пайдалы! Бұл электронды-электрондық өзара әрекеттесу күшейген сайын, біз материалдың қасиеттерін толығымен өзгерте аламыз. Мысалы, 3D ауыр фермиондық материалдардың қалыңдығы азайған сайын (яғни олар 2D болған сайын), олар магниттік күйден аса өткізгіштікке ауыса алады».
Екі өлшемді материалдарды салыстырмалы түрде оңай өзгертуге болады: оларды қабаттар арасында аздап бұрыштармен қабаттастыру, электр өрісі мен магнит өрісі сияқты күштерді қолдану және материалдарды бұрау немесе оларға қысым жасау арқылы кернеу олардың қасиеттерін өзгертуі мүмкін. Бір ғана мысалды алайық: Вольфрам дизелиді деп аталатын материалдың екі парағын бір-бірінің үстіне қойып, оларды бұрап, электр зарядын қосу немесе алып тастау арқылы материал электр тогын өткізетін металдан электр тогын блоктайтын оқшаулағышқа ауыса алады және қайтадан.
Ғалымдар 2D материалдарының технологияда әлеуетті қолданылуына да қуанады, ғалымдар оны жиі «қолданбалар» деп атайды.
Екі өлшемді материалдар электрониканың келесі ұрпағында, оның ішінде әлі дамымаған кванттық компьютерлерде маңызды рөл атқаруы мүмкін. Неліктен? Көбінесе, 2D материалдар бірегей, басқарылатын қасиеттері бар (өткізгіштік сияқты) өте кішкентай болғандықтан және технология әрқашан нәтижеге тезірек, тиімдірек және аз орын пайдаланатын нәрсені іздеуде.
Ақпарат көзі: Колумбия университеті
