यदि तपाईंले क्वान्टम अनुसन्धानको बारेमा हालै, कोलम्बिया समाचार वा अन्य ठाउँमा कुनै कथाहरू पढ्नुभएको छ भने, तपाईंले यो शब्द सुन्नु भएको हुनसक्छ। 2D वा दुई-आयामी सामग्री।
ग्राफिनको परमाणु संरचनाको दृष्टान्त, अल्ट्रा-बलियो 2D कार्बनको रूप।
जनवरीमा, कोलम्बिया रसायनशास्त्रीहरूले पहिलोको बारेमा एक अध्ययन प्रकाशित गरे 2D भारी फर्मियन, धेरै भारी इलेक्ट्रोनहरू भएको सामग्रीको वर्ग। नोभेम्बरमा, इन्जिनियरिङ स्कूलले "लेजर-ड्राइभिङ एक 2D सामग्री।" र अघिल्लो वर्ष, अन्वेषकहरूले एउटै 2D सामग्रीमा सुपरकन्डक्टिविटी र फेरोइलेक्ट्रिकिटी दुवै फेला पारे। सूची जारी छ।
त्यसोभए, 2D सामग्रीहरू के हुन् र किन वैज्ञानिकहरू यति चासो राख्छन्?
दुई-आयामी सामग्रीहरू तिनीहरू जस्तै सुनिन्छन्: सामग्रीहरू जुन केवल 1 वा 2 परमाणुहरू बाक्लो छन् तर अन्य दिशामा फराकिलो छन्। प्रायः 2D सामग्री वैज्ञानिकहरूले काम गरिरहेका छन् केही वर्ग माइक्रोमिटर ठूला - नाङ्गो आँखाले अदृश्य, तर तपाईंले हाई स्कूल विज्ञान कक्षाहरूमा प्रयोग गर्नुभएको माइक्रोस्कोपको प्रकारले देखिने। वैज्ञानिकहरूले काम गरिरहेका 2D सामग्रीहरू प्राकृतिक रूपमा हुने सामग्रीहरूको मिश्रण हो, जस्तै ग्राफिन, 2004 मा कोलम्बियामा पत्ता लागेको अल्ट्रा-स्ट्राङ्ग कार्बनको रूप, र प्रयोगशालाहरूमा संश्लेषित सामग्रीहरू, जस्तै CeSil, क्रिस्टल पहिलो पटक कोलम्बियामा गत वर्ष भेला भएको थियो, सेरियम, सिलिकन र आयोडिन मिलेर बनेको हुन्छ। यी सामग्रीहरू सामान्यतया त्रि-आयामीको रूपमा सुरु हुन्छन्, र वैज्ञानिकहरूले तिनीहरूलाई दुई आयामहरूमा छिलेर तिनीहरूमा प्रयोगहरू चलाउन र कुन भौतिक गुणहरू पत्ता लगाउँछन्। सुपरकन्डक्टिविटी or चुम्बकत्व, जब सामाग्री एटम-फ्लैट हुन्छन् उदाउन सक्छ। वैज्ञानिकहरूले थ्रीडी बाट हटाउन आवश्यक बिना स्क्र्याचबाट 2D सामग्रीहरू बनाउन नयाँ तरिकाहरू विकास गर्न काम गरिरहेका छन्, तर यिनीहरूको गुणस्तर अझै अपूर्ण छ।
धेरै चीजहरूले 2D सामग्रीलाई चाखलाग्दो बनाउँदछ तर प्राथमिक कुरा यो हो कि तिनीहरूले इलेक्ट्रोनहरू जस्तै कणहरू तिनीहरू भित्र जान सक्ने तरिकाहरू सीमित गर्छन्। कोलम्बिया केमिस्ट जेभियर रोय व्याख्या गर्न ट्राफिक एनालोजी प्रयोग गर्नुभयो:
"यसलाई यसरी सोच्नुहोस्: यदि हामीसँग तीन-आयामी ठाउँमा यात्रा गर्न सक्ने उडान कारहरू छन् भने, हामी न्यूयोर्कमा धेरैजसो ट्राफिक कम गर्न सक्षम हुनेछौं। तर हाम्रा हालका कारहरू दुई-आयामीमा मात्र यात्रा गर्न सक्ने भएकाले, हामी टाइम्स स्क्वायरमा ठूलो ट्राफिक जामको सामना गर्छौं, ”रोयले भर्खरैको अन्तर्वार्तामा भने।
"जब हामी 3D बाट 2D मा जान्छौं, इलेक्ट्रोनहरूको लागि पनि त्यस्तै हुन्छ, तर हाम्रो अवस्थामा, इलेक्ट्रोनहरू बीचको 'ट्राफिक' फाइदाजनक छ! यी इलेक्ट्रोन-इलेक्ट्रोन अन्तरक्रियाहरू बलियो हुँदै जाँदा, हामी सामग्रीको गुणहरू पूर्ण रूपमा परिवर्तन गर्न सक्छौं। उदाहरणका लागि, थ्रीडी हेवी फर्मियन सामग्रीको मोटाई घट्दै गएपछि (अर्थात् तिनीहरू थप २डी हुँदै जाँदा), तिनीहरू चुम्बकीयबाट सुपरकन्डक्टिङमा परिवर्तन हुन सक्छन्।"
दुई-आयामी सामग्रीहरू पनि तुलनात्मक रूपमा सजिलैसँग ट्वीक गर्न सकिन्छ: तहहरू बीचको थोरै कोणको साथ स्ट्याक गर्न, विद्युतीय क्षेत्रहरू र चुम्बकीय क्षेत्रहरू जस्ता बलहरू लागू गर्न, र तिनीहरूलाई घुमाएर वा दबाब लागू गरेर सामग्रीहरूलाई तनाव दिन तिनीहरूको गुणहरू परिवर्तन गर्न सक्छ। केवल एउटा उदाहरण लिनुहोस्: टंगस्टन डिसेलेनाइड भनिने सामग्रीको दुईवटा पानाहरू एकअर्काको माथि स्ट्याक गरेर, तिनीहरूलाई घुमाएर, र विद्युतीय चार्ज थपेर वा हटाएर, सामग्री। बिजुली-सञ्चालन धातुबाट बिजुली अवरुद्ध इन्सुलेटरमा स्विच गर्न सक्छ र फेरि फिर्ता।
वैज्ञानिकहरू प्रविधिमा 2D सामग्रीको सम्भावित प्रयोगबाट पनि उत्साहित छन्, जसलाई वैज्ञानिकहरूले प्रायः "एप्लिकेशनहरू" भनेर सम्बोधन गर्छन्।
दुई-आयामी सामग्रीहरूले सम्भवतः अर्को पुस्ताको इलेक्ट्रोनिक्समा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्नेछ, अझै पनि-अण्डर-विकास क्वान्टम कम्प्युटरहरू सहित। किन? ठूलो भागमा, किनभने 2D सामग्रीहरू अद्वितीय, नियन्त्रण योग्य गुणहरू (जस्तै सुपरकन्डक्टिभिटी) भएका अति-सानो हुन्छन्, र प्रविधि सधैं केहि चीजहरूको खोजीमा हुन्छ जसले परिणामहरू छिटो, अधिक कुशलतापूर्वक, र कम ठाउँ प्रयोग गर्न सक्छ।
स्रोत: कोलम्बिया विश्वविद्यालय
