تایید وجود خواص مغناطیسی در نانوروبان سیلیکون

محققان یک تیم تحقیقاتی متشکل از پژوهشگران چند دانشگاه و آزمایشگاه ملی
موفق به کشف تازه‌ای درباره نانوروبان‌های سیلیکونی شده‌اند. آنها دریافته‌اند
که لبه‌های این نانوروبان‌ها دارای خواص مغناطیسی است. این یافته می‌تواند
در ساخت سیستم‌های الکترونیکی ارزان‌تر مورد استفاده قرار گیرد.

نانوروبان‌های سیلیکونی دارای ساختار فنس مانند هستند که این نوع ساختار به
آنها کمک می‌کند تا بتوانند اطلاعات را با دانسیته بالا در خود نگه داشته و
در سیستم‌های پردازش آینده از آن استفاده کرد. محققان آزمایشگاه ملی اوک
ریج روی این ساختار مطالعه کرده و به نتایج جالبی رسیده‌اند. آنها از
میکروسکوپ تونل‌زنی روبشی و طیف سنجی استفاده کردند تا محاسبات و مدل‌هایی
را که چندین سال است در این باره به چاپ رسیده را به اثبات برسانند. آنها
نتایج کار خود را در قالب مقاله‌ای تحت عنوان Spectroscopic evidence for
spin-polarized edge states in graphitic Si nanowires در نشریه New
Journal of Physics به چاپ رساندند. نتایج این پژوهش می‌تواند به دانشمندان
کمک کند تا به هدف دراز مدت خود مبنی برای این که روی مواد غیرمغناطیسی،
مغناطیس ایجاد کنند، برسند.

اسنیجدر از محققان این پروژه می‌گوید دانشمندان زمان زیادی را روی مطالعه
سیلیکون سپری می‌کنند زیرا این ماده پتانسیل‌های بالایی در فناوری اطلاعات
دارد. ما برای اولین بار روی لبه‌های نانوروبان سیلیکون اثراتی از مغناطیس
مشاهده کردیم.

این نتیجه بسیار جالب توجه است زیرا سیلیکون توده‌ای غیر مغناطیسی است اما
لبه‌های نانوروبان سیلیکون دارای خواص مغناطیسی است. اسنیجدر و همکارانش با
پژوهشگرانی از دانشگاه ویسکونسین، آزمایشگاه ملی آرگونه و آزمایشگاه
تحقیقاتی نیروی دریایی همکاری داشتند. انها نشان دادند که اسپین الکترون‌ها
دارای چیدمان انتی فرومغناطیسی است به این معنا که آنها به‌صورت متناوب
بالا و پایین قرار دارند. این نوع چیدمان بالا و پایینی موجب می‌شود تا بار
موثر صفر نباشد.

اسنیجدر می‌افزاید پیوند طلا با سیلیکون در صورت شکسته شدن می‌تواند
الکترونی به‌جای گذارد که با داشتن اسپین بالا یا پایین، بار سیستم را از
حالت صفر خارج کند.

این کشف می‌تواند مسیر تازه‌ای در مطالعات مغناطیس‌های کم بعدی ایجاد کند.
همچنین از این ساختارهای سیلیکون-طلا می‌توان به‌عنوان الگویی دقیق برای
ادوات تک اسپینی استفاده کرد. اسنیجدر می‌گوید برای تولید ادوات مغناطیسی،
موتورهای الکترونی، سیستم‌های الکترونیکی و ادوات ذخیره اطلاعات ارزان قیمت
و کوچک‌تر، باید بتوان روی مواد غیر مغناطیسی، مغناطیس ایجاد کرد.

این پژوه تحت حمایت مرکز علوم مواد نانوفاز آزمایشگاه ملی اوک ریج انجام
شده است. برخی تجهیزات و ادوات لازم برای تعیین مشخصات از طریق NSRC در
اختیار این پروژه قرار داده شده است.