|
پروفسور آندره گیم و پروفسور کوستیا نووسلوف، برندگان جایزه نوبل در سال ۲۰۱۰، گام
بزرگی در مطالعه ماده شگفت‌انگیز گرافن و روشن ساختن ویژگی‌های الکترونیکی جالب آن
برای کاربردهای الکترونیکی در آینده برداشته‌اند.
این پژوهشگران که در سال ۲۰۰۴ در دانشگاه منچستر باریک‌ترین ماده جهان را کشف کردند،
اطلاعات بیشتری درباره ویژگی‌های الکترونیکی مشابه ضخیم‌تر گرافن (گرافن دولایه‌ای)
به‌دست آورده‌اند. آنها به‌همراه محققانی از Nijmegen (هلند) و مسکو (روسیه) اثر
برهمکنش‌های میان الکترون‌ها را روی ویژگی‌های الکترونیکی گرافن دولایه‌ای به صورت
دقیق مطالعه کرده‌اند.
در این مطالعه از گرافن دولایه‌ای با کیفیت بسیار بالا که توسط ورقه‌های آویزان در
خلأ تهیه شده بودند، استفاده شده است. در این حالت بسیاری از مکانیسم‌های انتشار
ناخواسته الکترون‌ها در گرافن می‌توانند حذف شوند و در نتیجه اثر برهمکنش
الکترون-الکترون تقویت می‌شود.
این پدیده را می‌توان به‌صورت تغییرات قوی در طیف الکترونی انرژی پایین مشاهده کرد
که بسیار آنیزوتروپیک یا وابسته به جهت می‌شود. این اولین اثر از این نوع است که
در آن برهمکنش میان الکترون‌ها را در گرافن می‌توان به‌روشنی مشاهده کرد.
دلیل چنین ویژگی‌های الکترونی این است که شبه‌ذرات (quasiparticles) (الکترون‌ها و
حفرات که جریان الکتریکی را حمل می‌کنند) موجود در این ماده با شبه‌ذرات موجود در
مواد دیگر بسیار متفاوت هستند. این ذرات دارای تقارن کایرال (تقارن میان الکترون‌ها
و حفرات) از نوعی هستند که در فیزیک انرژی بالا میان ذرات و ضدذرات مشاهده می‌شود.
به‌دلیل این ویژگی‌ها، گاهی مواد مبتنی بر گرافن را «سِرن روی میز» می‌نامند (اشاره
به برخورددهنده بسیار بزرگ هادرون در سوئیس). این یکی از دلایلی است که چرا ویژگی‌های
الکترونیکی گرافن بسیار جذاب و اغلب شگفت‌آور هستند.
پروفسور گیم و پروفسور نووسلوف به دلیل انجام «آزمایشات پیشگامانه روی ماده دوبعدی
گرافن» جایزه نوبل فیزیک را در سال ۲۰۱۰ از آن خود کردند.
گرافن یک ماده دوبعدی کربنی است که از اتم‌های کربن آرایش‌یافته به شکل شش‌ضلعی
تشکیل می‌شود. زمانی که دو لایه از گرافن به‌شکل خاصی به یکدیگر پیوند می‌یابند،
دولایه گرافنی را تشکیل می‌دهند که یک ماده جالب و غیرمعمول به‌شمار می‌رود.
پروفسور نووسلوف می‌گوید: «فناوری تولید گرافن روز به روز بهتر می‌شود که این امر
اثر مستقیمی روی نوع فیزیک جذابی که در این ماده می‌یابیم و همچنین کاربردهای
بالقوه آن دارد». پروفسور گیم می‌افزاید: «گرافن دولایه‌ای با کیفیت بالا به‌طور
قطع یک ماده شگفت‌انگیز به‌شمار می‌رود و کاربردهای خاص خود را می‌تواند داشته
باشد».
جزئیات این تحقیق در مجله Science منتشر شده است.
|
