ورود گرافن به فناوری کوانتومی تسهیل می‌شود

به گزارش خبرگزاری برنا، خواص کوانتومی گرافن، مانند ابررسانایی و سایر رفتارهای کوانتومی منحصربه‌فرد آن، زمانی به وجود می‌آیند که لایه‌های اتمی گرافن روی هم قرار می‌گیرند و با دقت پیچیده می‌شوند تا «حوزه‌های انباشته ABC» یا ABC stacking domains ایجاد شود. دستیابی به حوزه‌های انباشته‌سازی ABC نیازمند لایه‌برداری از گرافن و چرخاندن و تراز کردن دستی لایه‌ها با جهت‌گیری‌های دقیق است که فرآیندی پیچیده بوده و مقیاس‌پذیری آن برای کاربردهای صنعتی دشوار است.

به تازگی پژوهشگران دانشکده مهندسی دانشگاه نیویورک تاندون و دانشگاه چارلز در پراگ، به رهبری الیزا ریدو و هرمان اف. مارک، پدیده جدیدی را در تحقیقات خود کشف کردند که در آن، حوزه‌های گرافنی به صورت خودسازماندهی شده، رشد کرده و روی هم قرار می‌گیرند. این دستاورد می‌تواند به توسعه فناوری‌های کوانتومی پیشرفته کمک کند. یافته‌های آن‌ها نشان می‌دهد که چگونه آرایش‌های انباشته‌ای خاص در سیستم‌های گرافن اپیتاکسیال سه لایه به طور طبیعی پدیدار می‌شوند به طوری که به روش‌های پیچیده و غیرمقیاس‌پذیری سنتی نیاز ندارد.

محققان خودآرایی دامنه‌های ABA و ABC را در یک سیستم گرافن سه‌لایه‌ای که روی کاربید سیلیکون (SiC) رشد کرده بود، مشاهده کردند. این تیم با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی رسانای پیشرفته (AFM) دریافتند که این حوزه‌ها به طور طبیعی بدون نیاز به چرخش یا تراز کردن دستی تشکیل می‌شوند. این سازماندهی خود به خود نشان‌دهنده یک گام رو به جلو در ساخت دامنه‌های انباشته گرافنی است.

اندازه و شکل این حوزه‌های انباشته تحت تأثیر متقابل کرنش و هندسه نواحی سه‌لایه گرافن است. برخی از حوزه‌ها به صورت ساختارهای نوار مانند، ده‌ها نانومتر عرض و بیش از میکرون طول دارند که پتانسیل امیدوارکننده‌ای را برای کاربردهای آینده ارائه می‌دهند.

ریدو گفت: «در آینده می‌توانیم اندازه و مکان این الگوهای انباشته را از طریق الگوی پیش‌رشدی زیرلایه SiC کنترل کنیم.»

این دامنه‌های انباشته‌شده ABA/ABC که خودشان مونتاژ می‌شوند، می‌توانند به کاربردهای دگرگون‌کننده در دستگاه‌های کوانتومی منجر شوند. برای مثال، پیکربندی‌های نواری شکل آن‌ها برای ایجاد اثرات نامتعارف کوانتومی هال، ابررسانایی و امواج چگالی بار مناسب هستند.

چنین پیشرفت‌هایی راه را برای دستگاه‌های الکترونیکی مقیاس‌پذیر که از ویژگی‌های کوانتومی گرافن استفاده می‌کنند، هموار می‌کند.

انتهای پیام/