นักวิทยาศาสตร์ค้นพบสถานะควอนตัมระดับใหม่ในกราฟีน

ถูกบังคับให้ใช้อะตอมของคาร์บอนเขาวงกตที่จัดเรียงอย่างไม่ซ้ำกันในสแต็คบิดอิเล็กตรอนทำสิ่งที่ค่อนข้างแปลก

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยบริติชโคลัมเบียในแคนาดามหาวิทยาลัยวอชิงตันและมหาวิทยาลัยจอห์นฮอปกินส์ในสหรัฐอเมริกาและสถาบันวิทยาศาสตร์วัสดุแห่งชาติในญี่ปุ่นค้นพบสิ่งใหม่ที่แปลกใหม่เมื่อเร็ว ๆ นี้ในการเปลี่ยนแปลงของกระแสที่ไหลผ่านเลเยอร์ของ-

ผลการวิจัยยืนยันการคาดการณ์เกี่ยวกับวิธีการที่อิเล็กตรอนควรประพฤติตนอย่างไรเมื่อถูกบีบเข้าสู่การจัดเรียงผลึกและอาจมีส่วนร่วมในแนวคิดใหม่ ๆ เกี่ยวกับวิธีการบรรลุเป้าหมายหรือเปิดเผยวิธีการพัฒนา-

"จุดเริ่มต้นสำหรับงานนี้คือกราฟีนสองสะเก็ดซึ่งประกอบด้วยอะตอมคาร์บอนที่จัดเรียงในโครงสร้างรังผึ้ง"บอกว่าJoshua Folk ผู้เขียนอาวุโสของการศึกษานักฟิสิกส์เรื่องย่อที่มหาวิทยาลัยบริติชโคลัมเบีย

"วิธีที่อิเล็กตรอนกระโดดระหว่างอะตอมคาร์บอนกำหนดคุณสมบัติทางไฟฟ้าของกราฟีนซึ่งจบลงด้วยความคล้ายคลึงกับตัวนำทั่วไปเช่นทองแดง"

กราฟีนถูกมองว่าเป็นสิ่งที่มากขึ้นเรื่อย ๆในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมาอะตอมของคาร์บอนที่เชื่อมต่อกันในลักษณะที่ทำให้อิเล็กตรอนอะไหล่กระโดดขึ้นมาเหมือนโทเค็นในเกมหมากฮอสควอนตัม

นักฟิสิกส์ได้งอกฎของเกมนี้อย่างต่อเนื่องค้นหาวิธีใหม่และผิดปกติหรือ- ด้วยเหตุผลเหล่านี้กราฟีนได้กลายเป็นสนามเด็กเล่นที่สมบูรณ์แบบในการค้นหาเบาะแสเกี่ยวกับการนำไฟฟ้าความต้านทานต่ำหรือทดสอบขอบเขตของเอฟเฟกต์ควอนตัมต่างๆ

ผลกระทบอย่างหนึ่งคือ 'การแช่แข็ง' ของอิเล็กตรอนให้เป็นตำแหน่งที่ จำกัด ทำให้พวกเขาเปลี่ยนจากมวลของเหลวที่ไหลลื่นให้กลายเป็นสิ่งที่มีโครงสร้าง รู้จักกันในชื่อWigner Crystalขั้นตอนของอิเล็กตรอนนี้มีรูปร่างและพฤติกรรมที่นักวิจัยคิดว่าพวกเขาเข้าใจดี

ในการทดลองครั้งนี้นักวิจัยบิดสแต็คของแผ่นอะตอมเดียวของกราฟีนในลักษณะที่บังคับให้อะตอมคาร์บอนที่ไม่มีการคาดการณ์เพื่อจัดแนวในสิ่งที่อธิบายว่าเป็นเอฟเฟกต์Moiré (เด่นชัด MWA-ray)

เอฟเฟกต์Moiréไม่ยากที่จะหาในโลกประจำวันของเรา เห็นในสแต็คของตาข่ายหรือหน้าจอพวกมันปรากฏเป็นเส้นซ้ำวงกลมหรือเส้นโค้งเป็นความแตกต่างในความมืดและแสงที่ประกอบขึ้นเป็นตาข่ายรวมหรือยกเลิก

เฉพาะในกรณีนี้โครงสร้างที่ตัดกันในความหายนะของกราฟีนที่บิดเบี้ยวด้วยเรขาคณิตของอิเล็กตรอนหรือสิ่งที่เรียกว่าทอพอโลยีของภูมิทัศน์ ผลที่ได้คือการเปลี่ยนแปลงความเร็วของอิเล็กตรอนโดยบางคนถึงกับพัฒนาบิดขณะที่พวกเขาเคลื่อนที่ไปตามขอบของวัสดุ

"สิ่งนี้นำไปสู่พฤติกรรมที่ขัดแย้งกันของคริสตัลอิเล็กทรอนิกส์ทอพอโลยีที่ไม่เคยเห็นในผลึก Wigner ทั่วไปในอดีต - แม้จะมีผลึกเกิดจากอิเล็กตรอนแช่แข็งในอาร์เรย์ที่สั่ง แต่ก็สามารถดำเนินการไฟฟ้าตามขอบเขตของมันได้"บอกว่าพื้นบ้าน.

มันอยู่ในขอบเขตใหม่ที่แปลกประหลาดของพฤติกรรมอิเล็กตรอนที่กิจกรรมแปลก ๆ เกิดขึ้นเช่นการหาปริมาณของความต้านทานที่เรียกว่าเอฟเฟกต์ควอนตัมฮอลล์-

สถานะใหม่ของกิจกรรมทอพอโลยีเช่นนี้เป็นเหมืองทองคำที่มีศักยภาพสำหรับนักฟิสิกส์ที่กระตือรือร้นที่จะสำรวจวิธีการสร้างหน่วยที่รู้จักกันในชื่อ qubitsกว่าประเภทธรรมดาที่ขึ้นอยู่กับอนุภาคพื้นฐาน

สแต็คแคบ ๆ ของกราฟีนเข้าไปในอิเล็กตรอนเทียบเท่ากับ mÖแถบ Bius อาจเป็นการเริ่มต้นเท่านั้น เรขาคณิตในระดับนี้เป็นทฤษฎีเพื่อส่งมอบสวนสัตว์ที่แปลกประหลาดของอิเล็กตรอนด้วยฟิสิกส์ใหม่ที่บิดเบี้ยวทุกชนิด

งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในธรรมชาติ-