Агар шумо вақтҳои охир дар Columbia News ё дар ҷои дигар ягон ҳикояро дар бораи тадқиқоти квантӣ хонда бошед, шумо эҳтимол ин истилоҳро шунидаед. Маводҳои 2D ё дученака.
Тасвири сохтори атомии графен, як шакли карбонҳои ултрақавии 2D.
Дар моҳи январ, химикҳои Колумбия дар бораи аввалин тадқиқот нашр карданд Фермиони вазнини 2D, синфи мавод бо электронҳои хеле вазнин. Дар моҳи ноябр мактаби муҳандисӣ як ҳикояе дар бораи «Раванди лазерӣ бо маводи 2D.» Ва аввали соли гузашта, муҳаққиқон дар як маводи 2D ҳам супергузаронӣ ва ҳам ферроэлектриро пайдо карданд. Рӯйхат идома дорад.
Пас, маводи 2D чист ва чаро олимон ин қадар таваҷҷӯҳ доранд?
Материалҳои дученака маҳз ҳамон чизест, ки онҳо мисли садо медиҳанд: Маводҳое, ки ҳамагӣ 1 ё 2 атом ғафсанд, вале дар ҳама самт васеътаранд. Аксар вақт маводи 2D, ки олимон бо онҳо кор мекунанд, чанд микрометри мураббаъ калон мебошанд - ба чашми одд ноаён, аммо бо намуди микроскопе, ки шумо дар дарсҳои илмии мактаби миёна истифода кардаед, намоён аст. Маводҳои 2D, ки олимон бо онҳо кор мекунанд, омехтаи маводҳои табиатан пайдошуда, ба монанди графен, як шакли карбонҳои ултра қавӣ дар Колумбия дар соли 2004 ва маводҳои дар лабораторияҳо синтезшуда, ба монанди CeSil, кристалл, ки бори аввал дар Колумбия соли гузашта ҷамъ оварда шудаанд, мебошанд. аз церий, кремний ва йод иборат аст. Ин маводҳо одатан ҳамчун се андоза оғоз мешаванд ва олимон онҳоро ба ду андоза ҷудо мекунанд, то дар онҳо таҷриба гузаронанд ва бифаҳманд, ки чӣ гуна хосиятҳои физикӣ ба монанди гузаронандагӣ or магнитӣ, метавонад вақте пайдо шавад, ки маводҳо атомӣ мебошанд. Олимон дар таҳияи роҳҳои нави сохтани маводҳои 2D аз сифр, бидуни пошидани онҳо аз 3D кор мекунанд, аммо сифати онҳо ҳанӯз номукаммал аст.
Бисёр чизҳо маводи 2D-ро ҷолиб мегардонанд, аммо чизи асосӣ ин аст, ки онҳо роҳҳоеро маҳдуд мекунанд, ки зарраҳо ба монанди электронҳо метавонанд дар дохили онҳо ҳаракат кунанд. Химики Колумбия Ксавье Рой барои тавзеҳ аз аналогияи ҳаракати нақлиёт истифода бурд:
"Дар ин бора чунин фикр кунед: Агар мо мошинҳои парвозкунанда медоштем, ки метавонанд дар фазои се андоза ҳаракат кунанд, мо метавонем аксари трафикро дар Ню Йорк коҳиш диҳем. Аммо азбаски мошинҳои ҳозираи мо танҳо дар ду андоза ҳаракат карда метавонанд, мо дар Таймс Сквер ба роҳбандии азиме дучор мешавем ”гуфт Рой дар мусоҳибаи ахир.
"Ҳангоме ки мо аз 3D ба 2D мегузарем, барои электронҳо низ ҳамин чиз рӯй медиҳад, аммо дар ҳолати мо," трафик " байни электронҳо муфид аст! Вақте ки ин таъсири мутақобилаи электронҳо ва электронҳо қавӣ мешаванд, мо метавонем хосиятҳои маводро комилан тағир диҳем. Масалан, вақте ки ғафсии маводи фермиони вазнини 3D кам мешавад (яъне, вақте ки онҳо 2D мешаванд), онҳо метавонанд аз магнитӣ ба суперноқил гузаранд.
Маводҳои дученакаро низ нисбатан ба осонӣ тағир додан мумкин аст: Ҷойгир кардани онҳо бо кунҷҳои ночиз дар байни қабатҳо, татбиқ кардани қувваҳо ба монанди майдонҳои электрикӣ ва магнитӣ ва фишори мавод тавассути печидан ё фишор ба онҳо метавонад хосиятҳои онҳоро тағир диҳад. Фақат як мисол гиред: Ду варақи маводеро, ки вольфрам дизелиди ном дорад, дар болои ҳам ҷойгир кунед, онҳоро печонед ва заряди барқро илова кунед ё хориҷ кунед, мавод метавонад аз металли электргузаронанда ба изолятори блоки барк гузарад ва бозгашт.
Олимон инчунин аз истифодаи потенсиалии маводи 2D дар технология, ки олимон онро аксар вақт "барномаҳо" меноманд, ба ҳаяҷон меоянд.
Маводҳои дученака эҳтимолан дар насли ояндаи электроника, аз ҷумла компютерҳои квантии ҳанӯз таҳиянашуда нақши муҳим мебозанд. Чаро? Дар қисми бештар, азбаски маводи 2D дорои хосиятҳои беназир ва идорашаванда (ба монанди суперноқилият) ултра хурд мебошанд ва технология ҳамеша дар ҷустуҷӯи чизест, ки метавонад ба натиҷаҳо зудтар, муассиртар ва бо истифода аз фазои камтар ноил шавад.
Манбаъ: Донишгоҳи Колумбия
