کشف یک حالت الکترونیکی نانومقیاس جدید در ورقه‌های گرافنی

پژوهشگرانی از مرکز فناوری‌نانوی لندن (LCN) نوارهای الکترونیکی را به نام – امواج چگالی بار – روی سطح ورقه‌های گرافنی که سازنده ابررسانای گرافیتی هستند، کشف کرده‌اند. این اولین باری است که این نوارها در گرافن دیده می‌شوند و این یافته احتمالا در بکارگیری این ماده که در سال‌های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است و به عقیده دانشمندان نقش کلیدی در آینده فناوری‌نانو بازی خواهد کرد، کاربردهای مهمی داشته باشد.

پژوهشگرانی از مرکز فناوری‌نانوی لندن (LCN) نوارهای الکترونیکی را به نام
“امواج چگالی بار” روی سطح ورقه‌های گرافنی که سازنده ابررسانای گرافیتی
هستند، کشف کرده‌اند. این اولین باری است که این نوارها در گرافن دیده می‌شوند
و این یافته احتمالا در بکارگیری این ماده که در سال‌های اخیر بسیار مورد
توجه قرار گرفته است و به عقیده دانشمندان نقش کلیدی در آینده فناوری‌نانو
بازی خواهد کرد، کاربردهای مهمی داشته باشد.

گرافن خواص فیزیکی قابل‌توجهی دارد و بنابراین پتانسیل فناوری بالایی دارد.
برای مثال کاربردهایی در الکترودهای شفاف برای تلوزیون‌های صفحه تخت، در
ترانزیستورهای سریع و پربازده، و در مواد ترکیبی فوق‌العاده محکم دارد. در
سال‌های اخیر دانشمندان تلاش زیادی صرف فهم و کنترل خواص این ماده کرده‌اند.

 
این تصاویر نوارهای الکترونیکی روی سطح یک ابررسانای گرافیتی هستند که “امواج چگالی
بار” خوانده می‌شوند.
این گروه تحقیقاتی با لغزاندن اتم‌های فلزی کلسیم در زیر سطح گرافن الکترون‌های
اضافی به آن ‌داد. هرکسی بطور طبیعی انتظار دارد که این الکترون‌های اضافی بطور
یکنواخت روی سطح گرافن پخش شوند، درست مانند روغنی که روی آب پخش می‌شود. ولی با
استفاده از وسیله‌ای بنام میکروسکوپ تونل‌زنی روبشی، که می‌تواند از اتم‌های منفرد
تصویربرداری کند، این پژوهشگران متوجه شدند که این الکترون‌های اضافی بطور خودبه‌خودی
در نوارهای نانومتری مرتب می‌شوند. این رفتار غیرمنتظره نشان می‌دهد که این الکترون‌ها
حیات مختص خودشان را دارند که با اتم‌های زیرین ارتباط مستقیم ندارد.

این نتیجه می‌تواند منجر به جهت‌گیری‌های زیاد و جدیدی در فناوری و علم شود. برای
مثال، این الکترون‌ها یک روش جدید برای دستکاری و کدبندی اطلاعات پیشنهاد می‌کنند
که در آن صفرها و یک‌های دودویی متناظر با نوارهایی هستند که از شمال به جنوب یا از
شرق به غرب حرکت می‌کنند.

استاد جان زانن از دانشگاه لیدن و برنده جازه معتبر اسپینوزا – بخاطر نقشش بعنوان
شرح‌دهنده مفهوم نوارها برای مواد نازک به ضخامت چند اتم – توضیح داد: “این کشف یک
قدم مهم دیگر در راستای شرح دادن “همه جا حاضر بودن” نوارها است، و این حقیقت که
این نوارها در ساده‌ترین میزبان دنیا – شبکه دو بعدی اتم‌های کربنی در گرافن – هم
ظاهر می‌شوند، بدین معناست که انتظار علم عمیق و کاربردهای گسترده برای آنها
غیرمنطقی نیست.”

این پژوهشگران جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nature Communications
منتشر کرده‌اند.