2D साहित्य काय आहेत आणि ते शास्त्रज्ञांना का आवडतात?

जर तुम्ही क्वांटम रिसर्चबद्दल अलीकडे, कोलंबिया न्यूजमध्ये किंवा इतरत्र काही कथा वाचल्या असतील, तर तुम्ही हा शब्द ऐकला असेल. 2D किंवा द्विमितीय साहित्य.

अल्ट्रा-स्ट्राँग 2D कार्बनचे स्वरूप, ग्राफीनच्या अणु रचनेचे उदाहरण.

जानेवारीमध्ये, कोलंबियाच्या रसायनशास्त्रज्ञांनी पहिल्याबद्दल एक अभ्यास प्रकाशित केला 2D हेवी फर्मियन, खूप जड इलेक्ट्रॉन असलेल्या सामग्रीचा वर्ग. नोव्हेंबरमध्ये, अभियांत्रिकी शाळेने यावर एक कथा प्रकाशित केली.लेझर-ड्रायव्हिंग एक 2D सामग्री.” आणि गेल्या वर्षीच्या सुरुवातीला, संशोधकांना एकाच 2D सामग्रीमध्ये सुपरकंडक्टिव्हिटी आणि फेरोइलेक्ट्रिकिटी दोन्ही आढळले. यादी पुढे जाते.

तर, 2D साहित्य काय आहेत आणि शास्त्रज्ञांना इतके रस का आहे?

द्वि-आयामी साहित्य ते जसे आवाज करतात तेच असतात: जे फक्त 1 किंवा 2 अणू जाड असतात परंतु इतर सर्व दिशेने विस्तीर्ण असतात. अनेकदा शास्त्रज्ञ ज्या 2D मटेरियलवर काम करत आहेत ते काही स्क्वेअर मायक्रोमीटर मोठे असतात- उघड्या डोळ्यांना अदृश्य, परंतु तुम्ही हायस्कूल सायन्स क्लासेसमध्ये वापरलेल्या मायक्रोस्कोपच्या सहाय्याने दृश्यमान असतात. शास्त्रज्ञ ज्या 2D मटेरिअलवर काम करत आहेत ते नैसर्गिकरित्या तयार होणाऱ्या पदार्थांचे मिश्रण आहे, जसे की ग्राफीन, 2004 मध्ये कोलंबिया येथे सापडलेला अल्ट्रा-स्ट्राँग कार्बनचा एक प्रकार आणि प्रयोगशाळेत संश्लेषित केलेले पदार्थ, CeSil सारखे, क्रिस्टल कोलंबिया येथे पहिल्यांदा एकत्र केले गेले, सिरीयम, सिलिकॉन आणि आयोडीनपासून बनलेले. ही सामग्री सहसा त्रिमितीय म्हणून सुरू होते आणि शास्त्रज्ञ त्यांच्यावर प्रयोग करण्यासाठी आणि भौतिक गुणधर्म शोधण्यासाठी त्यांना दोन आयामांमध्ये सोलतात. सुपरकंडक्टिव्हिटी or चुंबकत्व, जेव्हा पदार्थ अणू-सपाट असतात तेव्हा उद्भवू शकतात. शास्त्रज्ञ सुरवातीपासून 2D सामग्री बनवण्याचे नवीन मार्ग विकसित करण्यावर काम करत आहेत, त्यांना 3D वरून सोलण्याची गरज नाही, परंतु त्यांची गुणवत्ता अद्याप अपूर्ण आहे.

बऱ्याच गोष्टी 2D सामग्री मनोरंजक बनवतात परंतु मुख्य म्हणजे ते इलेक्ट्रॉन्ससारखे कण त्यांच्यामध्ये फिरू शकतील असे मार्ग मर्यादित करतात. कोलंबिया केमिस्ट झेवियर रॉय स्पष्ट करण्यासाठी रहदारी साधर्म्य वापरले:

“त्याचा असा विचार करा: जर आमच्याकडे फ्लाइंग कार असतील ज्या त्रि-आयामी जागेत प्रवास करू शकतील, तर आम्ही न्यूयॉर्कमधील बहुतेक रहदारी कमी करू शकू. पण आमच्या सध्याच्या कार फक्त दोन-आयामी प्रवास करू शकत असल्याने, आम्हाला टाइम्स स्क्वेअरमध्ये प्रचंड ट्रॅफिक जॅमचा सामना करावा लागतो,” रॉय अलीकडील मुलाखतीत म्हणाले.

“जेव्हा आपण 3D वरून 2D वर जातो तेव्हा इलेक्ट्रॉनसाठीही असेच घडते, परंतु आपल्या बाबतीत, इलेक्ट्रॉन्समधील 'ट्रॅफिक' फायदेशीर आहे! हे इलेक्ट्रॉन-इलेक्ट्रॉन परस्परसंवाद अधिक मजबूत झाल्यामुळे, आपण एखाद्या पदार्थाचे गुणधर्म पूर्णपणे बदलू शकतो. उदाहरणार्थ, 3D हेवी फर्मिअन मटेरियलची जाडी कमी झाल्यामुळे (म्हणजे ते अधिक 2D होत असताना), ते चुंबकीय बनण्यापासून सुपरकंडक्टिंगमध्ये बदलू शकतात."

द्विमितीय सामग्री देखील तुलनेने सहजतेने बदलली जाऊ शकते: त्यांना स्तरांमधील थोड्या कोनांसह स्टॅक करणे, विद्युत क्षेत्रे आणि चुंबकीय क्षेत्रे यांसारखी शक्ती लागू करणे आणि वळवून किंवा त्यांच्यावर दबाव टाकून सामग्री ताणणे यामुळे त्यांचे गुणधर्म बदलू शकतात. फक्त एक उदाहरण घ्या: टंगस्टन डिसेलेनाइड नावाच्या मटेरियलच्या दोन शीट एकमेकांच्या वर स्टॅक करून, त्यांना फिरवून आणि इलेक्ट्रिक चार्ज जोडून किंवा काढून टाकून, सामग्री वीज-वाहक धातूपासून वीज-अवरोधक इन्सुलेटरवर स्विच करू शकतो आणि परत.

शास्त्रज्ञ देखील 2D सामग्रीच्या तंत्रज्ञानातील संभाव्य वापरामुळे उत्साहित आहेत, ज्याला शास्त्रज्ञ सहसा "अनुप्रयोग" म्हणून संबोधतात.

द्विमितीय साहित्य पुढील पिढीच्या इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये महत्त्वाची भूमिका बजावेल, ज्यामध्ये अजूनही-अंडर-डेव्हलपमेंट क्वांटम संगणकांचा समावेश आहे. का? मोठ्या प्रमाणात, कारण 2D सामग्री अद्वितीय, नियंत्रण करण्यायोग्य गुणधर्मांसह (जसे की सुपरकंडक्टिव्हिटी) अत्यंत लहान असते आणि तंत्रज्ञान नेहमी अशा गोष्टीच्या शोधात असते जे अधिक जलद, अधिक कार्यक्षमतेने आणि कमी जागा वापरून परिणाम मिळवू शकते.

स्त्रोत: कोलंबिया विद्यापीठ

आपण हे करू शकता तुमची लिंक ऑफर करा या पोस्टच्या विषयाशी संबंधित असलेल्या पृष्ठावर.