به گزارش صدای شهر دانشمندان موفق شدند برای نخستین بار تصاویر میکروسکوپی از لرزش‌های حرارتی اتم‌ها را ثبت کنند؛ یافته‌ای که می‌تواند طراحی فناوری‌های کوانتومی و الکترونیک‌های فوق‌نازک را متحول کند.
به گزارش science daily دانشمندان فعال در حوزه مواد کوانتومی و سامانه‌های الکترونیکی پیشرفته موفق به تصویربرداری مستقیم از پدیده‌ای شدند که تا پیش از این تنها به صورت نظری پیش‌بینی می‌شد: لرزش حرارتی اتم‌ها در مقیاس اتمی. این یافته نوعی الگوی حرکتی جدید را در رفتار اتم‌ها آشکار کرده است که می‌تواند نقش تعیین‌کننده‌ای در توسعه نسل بعدی فناوری‌های کوانتومی و الکترونیک‌های دوبعدی ایفا کند.
این پژوهش توسط ییچائو ژانگ استاد مهندسی و علوم مواد در دانشگاه مریلند هدایت شده و نتایج آن در تاریخ ۲۴ ژوئیه در نشریه معتبر Science منتشر شده است.
ژانگ و تیم پژوهشی‌اش با استفاده از فناوری نوینی موسوم به پتیکوگرافی الکترونی (Electron Ptychography) توانستند برای نخستین بار لرزش‌های حرارتی اتم‌های منفرد را با دقتی بهتر از ۱۵ پیکومتر ثبت کنند. آنها موفق شدند الگو‌هایی موسوم به فازون‌های موآره را در مواد دوبعدی مشاهده کنند که پیش‌تر دیدن آنها در محیط آزمایشگاهی بسیار دشوار بود.
مواد دوبعدی لایه‌هایی فوق‌نازک از مواد با ضخامت چند نانومتر هستند که در سال‌های اخیر، به‌عنوان زیرساختی کلیدی برای طراحی دستگاه‌های کوانتومی و الکترونیکی آینده مورد توجه قرار گرفته‌اند. هنگامی که این لایه‌ها نسبت به هم پیچیده (twisted) می‌شوند الگو‌هایی موسوم به موآره شکل می‌گیرند که خواص گرمایی الکترونیکی و مکانیکی ماده را به‌شدت تحت‌تأثیر قرار می‌دهند. یکی از چالش‌های اساسی دانشمندان تصویربرداری دقیق از همین الگو‌ها و تحلیل رفتار اتمی در مقیاس نانومتری بوده است.
فناوری پتیکوگرافی الکترونی با ایجاد بالاترین وضوح تصویری ثبت‌شده تاکنون توانسته است لرزش‌های محلی فازون‌های موآره را که بر انتقال گرما و رفتار الکترونی مواد دوبعدی اثر می‌گذارند به‌صورت مستقیم به تصویر بکشد. این یافته نه‌تنها تأیید مستقیمی بر پیش‌بینی‌های نظری پیشین محسوب می‌شود بلکه راه را برای بررسی دقیق‌تر رفتار اتمی در مواد نوظهور کوانتومی هموار می‌سازد.
ژانگ در این خصوص گفت: این فناوری مانند رمزگشایی یک زبان پنهان در حرکت اتم‌هاست. اکنون با این روش جدید می‌توانیم فیزیک پنهانی را ببینیم که پیش‌تر غیرقابل دسترس بود. این کشف سرعت پیشرفت در مطالعه مواد دوبعدی کوانتومی را به‌طرز چشمگیری افزایش خواهد داد.
گام بعدی تیم پژوهشی ژانگ بررسی تأثیر نقص‌های ساختاری و مرز‌های مواد بر روی لرزش‌های حرارتی است؛ موضوعی که می‌تواند به طراحی دقیق‌تر خواص گرمایی الکترونیکی و نوری مواد منجر شود و مسیر توسعه دستگاه‌های نوین در حوزه محاسبات کوانتومی، الکترونیک‌های کم‌مصرف و حسگر‌های نانومقیاس را هموار کند.
انتهای پیام/
Source link
