اگر روی یک میز بیلیارد پستی و بلندی‌هایی وجود داشته باشد، این ناهمواری‌ها
مسیر حرکت توپ را روی میز تغییر می‌دهند؛ همین امر در دنیای نانو نیز صادق است،
با این تفاوت که در اینجا الکترون‌ها نقش توپی را بازی می‌کنند که روی یک میز
ساخته شده از آرسنید گالیوم نیمه‌رسانا حرکت می‌کنند.
این میزهای کوچک می‌توانند در فناوری‌های محاسباتی مورد استفاده قرار بگیرند.
حال یک گروه تحقیقاتی بین‌المللی دریافته است که در بازی «بیلیاردهای
نیمه‌رسانا»، دست‌اندازهای کوچک تأثیر بسیار بزرگی بر مسیر حرکت الکترون‌ها
باقی می‌گذارند.
جالب‌تر اینکه این محققان روشی برای صاف کردن این پستی و بلندی‌ها ارائه
داده‌اند. رهبری این تحقیق را پژوهشگران دانشکده فیزیک دانشگاه نیوساوث ولز بر
عهده داشته‌اند. محققانی از دانشگاه اورگون (آمریکا)، موسسه نیلز بور (دانمارک)
و دانشگاه کمبریج (انگلیس) در این کار مشارکت داشته‌اند.
آدام میکولیچ، یکی از اعضای این گروه تحقیقاتی می‌گوید: «این میزهای نیمه‌رسانا
تا کمی بالاتر از صفر درجه مطلق سرد شدند تا پدیده‌های پایه در آن مورد مطالعه
قرار بگیرند. از جمله این پدیده‌ها می‌توان به چگونگی عملکرد تئوری آشوب در
محدوده مکانیک کوانتوم و یا نحوه تأثیرگذاری طبیعت موجی الکترون بر عملکرد
ترانزیستورها اشاره کرد. در این کار ناخالصی‌ها و نقایصی که در ماده نیمه‌رسانا
وجود دارند، مشکل‌آفرین هستند».
برای حذف ناخالصی‌هایی که موجب ایجاد پراش به عقب (“backscattering”) می‌شوند،
مواد بسیار تمیز به‌کار می‌روند (همانند استفاده از شیشه روی میز بیلیارد)، اما
تاکنون هیچ روشی برای دوری از اتم‌های سیلیکون یونیزه که الکترون‌ها را تأمین
می‌کنند، ارائه نشده است.
میکولیش توضیح می‌دهد: «اثر الکتروستاتیکی آنها بسیار ظریف بوده و موجب ایجاد
تاب روی سطح میز می‌شوند».
در مطالعات قبلی فرض بر این بوده است که این اثر تابدار کردن میز قابل اغماض
است و مسیر حرکت الکترون‌ها تنها توسط شکل میز تعیین می‌شود (مربع، دایره‌ای یا
شکل یک ورزشگاه).
پروفسور ریچارد تیلور از دانشگاه اورگون می‌گوید: «ما دریافتیم که با گرم کردن
و سرد کردن دوباره میز می‌توانیم شکل ناهمواری‌ها روی سطح آن را تغییر دهیم و
در نتیجه مسیر حرکت الکترون‌ها به‌صورت ناگهانی عوض می‌شود. این امر نشان
می‌دهد که این پیچ و تاب‌های سطحی مهم‌تر از آنی هستند که قبلا تصور می‌شد».
با استفاده از یک طراحی جدید که توسط دکتر اندرو سی از دانشگاه نیوساوث ولز
ارائه شده است، ناخالصی‌های سیلیکونی و در نتیجه پیچ و تاب‌های سطح میز حذف
شدند. بدین ترتیب یا گرم و سرد کردن مکرر میز هیچ تغییری در مسیر حرکت
الکترون‌ها ایجاد نمی‌شود.
جزئیات این تحقیق در مجله Physical Review Letters منتشر شده است.
|
