Wann Dir Geschichten iwwer Quantefuerschung a leschter Zäit gelies hutt, a Columbia News oder soss anzwousch, hutt Dir vläicht de Begrëff héieren 2D oder zweedimensional Materialien.
Eng Illustratioun vun der atomarer Struktur vun graphene, eng Form vun ultra-staark 2D Kuelestoff.
Am Januar publizéiert Columbia Chemiker eng Etude iwwer déi éischt 2D schwéier fermion, eng Klass vu Material mat ganz schwéieren Elektronen. Am November huet d'Ingenieurschoul eng Geschicht iwwer "Laser-fueren engem 2D Material". A fréier d'lescht Joer, Fuerscher hunn souwuel Superleitung wéi och Ferroelektrizitéit am selwechte 2D Material fonnt. D'Lëscht geet weider.
Also, wat sinn 2D Materialien a firwat sinn d'Wëssenschaftler sou interesséiert?
Zweedimensional Materialien si just wéi se kléngen: Materialien déi just 1 oder 2 Atomer déck sinn, awer méi breet an all aner Richtung. Dacks sinn d'2D Materialien, mat deenen d'Wëssenschaftler schaffen, e puer Quadratmikrometer grouss - onsichtbar mat bloussem A, awer siichtbar mat der Aart vu Mikroskop, déi Dir an de Lycéewëssenschaftsklassen benotzt hätt. Déi 2D Materialien, mat deenen d'Wëssenschaftler schaffen, sinn eng Mëschung vun natierleche Materialien, wéi Graphen, eng Form vun ultra-staark Kuelestoff entdeckt zu Columbia am Joer 2004, a Materialien, déi a Laboe synthetiséiert goufen, wéi CeSil, e Kristall, dee fir d'éischt zu Columbia d'lescht Joer versammelt gouf. besteet aus Cerium, Silizium a Jod. Dës Materialien fänken normalerweis als dreidimensional un, a Wëssenschaftler schielen se op zwou Dimensiounen erof fir Experimenter op hinnen ze maachen an erauszefannen wat physesch Eegeschaften, wéi Superleedung or Magnetismus, kéint entstoen wann d'Materialien atom-flaach sinn. D'Wëssenschaftler schaffen un nei Weeër ze entwéckelen fir 2D Materialien vun Null ze maachen, ouni se aus 3D ze schielen, awer d'Qualitéit vun dësen ass nach ëmmer onvollstänneg.
Vill Saache maachen 2D Materialien interessant awer e primäre ass datt se d'Weeër beschränken datt Partikelen wéi Elektronen an hinnen kënne beweegen. Columbia Chemiker Xavier Roy benotzt eng Verkéiersanalogie fir z'erklären:
"Denkt et esou un: Wa mir fléien Autoen hätten, déi an dreidimensionalen Raum kënne reesen, kënne mir de gréissten Deel vum Traffic zu New York reduzéieren. Awer well eis aktuell Autoen nëmmen an zwee Dimensioune kënne reesen, komme mir mat grousse Stau um Times Square op, "sot de Roy an engem rezenten Interview.
"Datselwecht geschitt fir Elektronen wa mir vun 3D op 2D réckelen, awer an eisem Fall ass 'Traffic' tëscht Elektronen profitabel! Wéi dës Elektron-Elektron Interaktioune méi staark ginn, kënne mir d'Eegeschafte vun engem Material komplett änneren. Zum Beispill, well d'Dicke vun 3D schwéiere Fermionmaterialien reduzéiert gëtt (dh wéi se méi 2D ginn), kënne se vum Magnéit op Superleitung iwwergoen.
Zweedimensional Materialien kënnen och relativ einfach ugepasst ginn: Stacking se mat liichte Wénkelen tëscht de Schichten, Uwendung vun Kräfte wéi elektresch Felder a Magnéitfelder, an d'Materialien ze belaaschten andeems se se verdrängen oder ausdrécken, kënnen hir Eegeschaften änneren. Huelt just ee Beispill: Andeems Dir einfach zwee Placke vun engem Material genannt Wolfram Diselenide openeen stackelt, se verdreift, an elektresch Ladung addéieren oder ewechhuelen, gëtt d'Material kann vun engem Elektrizitéitsleitend Metall op en Elektrizitéitsblockéierend Isolator wiesselen an erëm zréck.
D'Wëssenschaftler sinn och begeeschtert iwwer potenziell Notzunge vun 2D Materialien an der Technologie, déi d'Wëssenschaftler dacks als "Applikatiounen" bezeechnen.
Zweedimensional Materialien wäerte méiglecherweis eng vital Roll an der nächster Generatioun vun Elektronik spillen, och Quantecomputeren, déi nach ëmmer ënner Entwécklung sinn. Firwat? Am groussen Deel, well 2D Materialien ultra-kleng sinn mat eenzegaartegen, kontrolléierbaren Eegeschaften (wéi Superleitung), an d'Technologie ass ëmmer op der Juegd no eppes wat Resultater méi séier, méi effizient erreechen kann a manner Plaz benotzen.
Source: Columbia University
