وجود نقطه دیراک در پلیمری با ساختاری مشابه گرافن

یک گروه تحقیقات اسپانیایی با ایجاد حفره‌هایی روی پلاستیک ساختاری مشابه گرافن خلق کردند. این گروه وجود نقطه دیراک را روی این ساختار به اثبات رساندند.

یک گروه تحقیقات اسپانیایی با ایجاد
حفره‌هایی روی پلاستیک ساختاری مشابه گرافن خلق کردند. این گروه وجود نقطه
دیراک را روی این ساختار به اثبات رساندند.

دو فیزیک‌دان اسپانیایی نسخه پلیمری از گرافن ساخته‌اند. برای این کار آنها
ساختاری مشابه گرافن را روی یک پلیمر ایجاد نمودند. این دو پژوهشگر از
دانشگاه پلی‌تکنیک والنسیا با این کار گرافنی حساس به امواج صوتی تولید
کردند. برای تجاری‌سازی این یافته نیاز به تحقیقات بیشتری است. این فناوری
می‌تواند در سیستم‌های صوتی مورد استفاده قرار گیرد.

از زمان کشف گرافن، خواص این ماده مورد توجه محققان بوده است یکی از دلایل
آن ویژگی‌های منحصر به‌فرد این ماده است برای مثال گرافن نیمه‌هادی بوده و
باندگپ آن صفر است. رابطه میان انرژی و ممنتوم الکترون در این ماده مخروط
دیراک گفته می‌شود که موجب می‌شود که الکترون رفتاری شبیه به فوتون داشته
باشد بنابراین الکترون می‌تواند با سرعت بسیار بالایی در گرافن به حرکت در
آید.

این دو فیزیک‌دان اسپانیایی به‌دنبال این سوال بودند که آیا آنالوگ صوتی در
مخروط دیراک وجود دارد. برای پاسخ به این سوال، محققان خواص امواج صوتی را
در سطح پلی متیل‌متا‌آکریلات موسوم به پلکسی‌گلاس محاسبه کردند. در این
ساختار حفره‌هایی ایجاد شده بود تا شبکه‌های لانه‌زنبوری ایجاد شود.

نتایج محاسبات نشان داد که نقطه دیراک و مخروط دیراک در این سیستم وجود
دارد و همچنین امواج صوتی در معادله دیرک صدق می‌کند.

این گروه تحقیقاتی یک ورق نازک از جنس پلکسی‌گلاس به ابعاد ۳۰۰ در ۱۰۰
میلی‌متر را برای این پروژه انتخاب کردند آنها ۱۱۱۳ حفره در آن ایجاد کرده
و با استفاده از آن الگوی لانه‌زنبوری پدید آوردند. هر حفره دارای قطر ۳
میلی‌متری و عمق ۲٫۸۸ میلی‌متری بود. فاصله میان حفره ها هم ۳٫۳۳ میلی‌متر
بود. در نهایت ساختاری همانند شکل زیر ایجاد شد که همانند داربست است.

 

 
9249.jpg
 
 
این ورقه به یک بلندگویی متصل شد و با
استفاده از دو میکروفون که در دو محل مختلف قرار داده شده بود، مقدار صدا
اندازه‌گیری شد. محققان با استفاده از پالس‌های کوتاه این ورقه را در معرض
امواج صوتی با فرکانس ۲۲ کیلوهرتز قرار دادند.

نتایج آزمایشات نشان داد که یک تاخیر فاز صوتی میان امواج دو میکروفون وجود
دارد که عمق آن ۲۲ کیلوهرتز است که متناسب با عمق مخروط دیراک است. محققان
دریافتند که رابطه خطی میان ممنتوم و انرژی در نزدیکی نقطه دیراک وجود دارد
که این رابطه از علائم وجود نقطه دیراک است.