امکان تولید شبه ماده دو بعدی گرافنی

دو تن از مهندسان دانشگاه پنسیلوانیا مدعی‌اند که می‌توان یک شبه ماده دو بعدی را تولید کرد. این شبه ماده که دارای ضخامتی به اندازه یک اتم است، می‌تواند بوسیله کنترل هدایت ورقه‌های گرافن ایجاد شود.

دو تن از مهندسان دانشگاه پنسیلوانیا مدعی‌اند که می‌توان یک شبه ماده دو بعدی را
تولید کرد. این شبه ماده که دارای ضخامتی به اندازه یک اتم است، می‌تواند بوسیله
کنترل هدایت ورقه‌های گرافن ایجاد شود.

نادر انقطاع و دانشجویش، اشکان وکیلی از دپارتمان برق و مهندسی سیستم در دانشگاه
پنسیلوانیا نتایج این یافته خود را در نشریه Science به چاپ رساندند.

مطالعه روی شبه مواد، یکی از حوزه‌های بین رشته‌ای در علم و مهندسی محسوب می‌شود که
تحقیقات روی آن در سال‌های اخیر به‌شدت افزایش یافته است. این رشته بر مبنای این
ایده بنا شده است که مواد می‌توانند به شکلی طراحی شوند که کیفیت کلی موج در آنها
هم به جنس ماده به‌کار رفته بستگی داشته باشد و هم به الگو، شکل و اندازه
بی‌نظمی‌های آن، موسوم به اجزاء یا شبه مولکول، که درون فضای ماده قرار دارد بستگی
داشته باشد.

انقطاع معتقد است که با طراحی خواص اجزاء، شکل و دانسیته آنها، می‌توان به ماده
توده‌ای خواصی بخشید که در حالت طبیعی فاقد آن است. این خواص غیرمعمول به‌طور کلی
باید توسط دستکاری امواج صوتی یا الکترومغناطیسی (EM) صورت پذیرد. در این پروژه از
امواج الکترومغناطیسی در طیف مادن قرمز استفاده شده است.

تغییرات شکل، سرعت و جهت این نوع امواج از زیرمجموعه شبه مواد موسوم به “نورهای
تبدیلی” است که ممکن است کاربردهای مختلفی از مخابرات گرفته تا تصویربرداری و
پردازش سیگنال‌ها داشته باشد.

تحقیقات انقطاع و وکیلی نشان می‌دهد که چگونه نورهای تبدیلی می‌توانند توسط گرافن
بدست آیند. محققان تلاش‌های زیادی کردند تا راه‌های جدیدی برای تولید و دستکاری
گرافن بیابند. انقطاع و وکیلی علاقه زیادی به استفاده از گرافن دارند زیرا این ماده
توانایی زیادی در انتقال و هدایت امواج الکترومغناطیسی داشته و همچنین هدایت
الکتریکی این ماده به سادگی قابل تغییر است. با استفاده از دو ورق می‌توان به گرافن
ولتاژی را اعمال کرد. تغییر این ولتاژ یا فاصله میان دو صفحه‌ می‌تواند هدایت گرافن
را تغییر دهد. با این روش می‌توان هدایت بخش‌های مختلف یک روقه گرافنی را به‌طور
جداگانه تغییر داد. اگر شما بتوانید چنین کاری را انجام دهید در واقع خواهید توانست
یک موج را در آن بخش دستکاری و هدایت کنید. یکی از مثال‌هایی که انقطاع و وکیلی با
مدل‌سازی کامپیوتری نشان دادند این است که یک ورقه گرافن در دو بخش خود دارای دو
هدایت متفاوت خواهد بود.