ความท้าทายเก่าแก่นับศตวรรษของ "การเลี้ยวเบนของอะตอม" ในที่สุดก็ได้รับการแก้ไขด้วยกราฟีน

เป็นเวลาหลายพันปีที่นักคิดโต้เถียงกันว่าแสงเกิดจากอนุภาคหรือคลื่น ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 นักวิทยาศาสตร์ตระหนักว่ามันเป็นทั้งสองอย่าง: อนุภาคไร้มวลและคลื่น การตระหนักรู้ที่น่าตกใจยิ่งกว่านั้นเกิดขึ้นในไม่กี่ปีต่อมา เมื่อหลุยส์ เดอ บรอกลีหยิบยกแนวคิดที่ว่าสสารทุกชนิดมีคุณสมบัติเป็นคลื่นด้วย

สิ่งนี้แสดงให้เห็นโดย George Paget Thomson กับนักเรียนของเขา Alexander Reid และโดยอิสระในการทดลอง Davisson-Germerการยิงผ่านคริสตัลสามารถทำให้เกิดการหักเหเหมือนคลื่นแสงที่ส่องผ่านแผ่นไม้ในที่มืดมน หรือคลื่นทะเลเข้าสู่ท่าเรือแคบ ๆ การเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอนเป็นการปฏิวัติไม่เพียงแต่สำหรับฟิสิกส์พื้นฐานเท่านั้น แต่ยังนำไปสู่การพัฒนาเทคโนโลยีล้ำสมัย เช่น กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

ที่ไม่เพียงแสดงให้เห็นด้วยอิเล็กตรอนเท่านั้น แต่เมื่อพูดถึงอะตอมและแม้กระทั่งโมเลกุล สิ่งต่างๆ ก็มีความซับซ้อน อิเล็กตรอนมีน้ำหนักเบากว่าอะตอมที่เบาที่สุดถึง 1,800 เท่า (สิ่งที่ค้นพบโดย JJ Thomson พ่อของทอมสัน) ดังนั้นพวกมันจึงสามารถหักเหผ่านโครงตาข่ายของคริสตัลได้ง่ายขึ้น

จนถึงขณะนี้มีการเห็นการเลี้ยวเบนของอะตอมในการสะท้อนกลับ อะตอมถูกกระเด้งออกจากพื้นผิวที่ถูกกัดจนกลายเป็นตะแกรง เส้นไม่จำเป็นต้องเล็กกว่าเส้นผมถึง 10,000 เท่าทำให้พวกเขา เส้นตารางที่มีเส้นใหญ่กว่ามากซึ่งอาจเกิดขึ้นในช่วงทศวรรษที่ 1930 ก็เพียงพอที่จะแสดงปรากฏการณ์นี้ได้ อย่างไรก็ตาม นักวิจัยไม่สามารถแสดงการเลี้ยวเบนของอะตอมผ่านคริสตัลได้จนถึงขณะนี้

ในรายงานที่ยังไม่ได้ตรวจสอบโดยผู้ทรงคุณวุฒิ Carina Kanitz และเพื่อนร่วมงานจากสถาบันเทคโนโลยีควอนตัมและมหาวิทยาลัยเวียนนาได้สาธิตการเลี้ยวเบนของอะตอมของไฮโดรเจนและฮีเลียมโดยใช้กราฟีนที่มีความหนาหนึ่งอะตอม อะตอมถูกยิงในแนวตั้งฉากที่แผ่นกราฟีนด้วยพลังงานสูง สิ่งนี้น่าจะสร้างความเสียหายให้กับคริสตัลแต่ไม่ได้สร้างความเสียหาย และนี่เป็นความลับของการทดลองที่ประสบความสำเร็จนี้

“แม้ว่าอะตอมจะมีพลังงานจลน์สูงและการเชื่อมต่อกับระบบอิเล็กทรอนิกส์ของกราฟีน แต่เราสังเกตรูปแบบการเลี้ยวเบนที่มีการกระเจิงที่สอดคล้องกันของเวกเตอร์ขัดแตะซึ่งกันและกันมากถึงแปดตัว การเลี้ยวเบนในระบบนี้เป็นไปได้เนื่องจากเวลาปฏิสัมพันธ์ที่สั้นของโพรเจกไทล์กับคริสตัลที่มีขนาดบางเป็นอะตอม ซึ่งจำกัดการถ่ายโอนโมเมนตัมไปยังตะแกรง” นักวิจัยเขียนในรายงาน

โดยพื้นฐานแล้ว ต้องขอบคุณลักษณะเฉพาะของกลศาสตร์ควอนตัม อะตอมพลังงานที่สูงขึ้นจึงสามารถเลี้ยวเบนผ่านคริสตัลได้ง่ายขึ้นโดยไม่ทำลายมัน

มีการพิมพ์ล่วงหน้าที่อธิบายการทดลองผ่านทางอาร์เอ็กซ์และยังไม่ได้รับการตรวจสอบโดยผู้ทรงคุณวุฒิ

[ส/ที:นักวิทยาศาสตร์รุ่นใหม่-