ساخت کیک لایه‌ای با دقت اتمی

تحقیقات اخیر در دانشگاه منچستر نشان می‌دهد که از گرافن که به صورت لایه لایه روی هم انباشته شده باشد می‌توان در حوزه‌های مختلف استفاده کرد. این گروه تحقیقاتی با قرار دادن لایه‌های گرافن روی هم به طوری که بین این لایه‌ها، لایه‌‌هایی از جنس نیترید بود قرار گرفته باشد، ساختار پیچیده‌ای ایجاد کردند که می‌توان در ساخت نانوترانسفورماتورها از آن استفاده کرد.

تحقیقات اخیر در دانشگاه منچستر نشان می‌دهد
که از گرافن که به‌صورت لایه لایه روی هم انباشته شده باشد می‌توان در حوزه‌های
مختلف استفاده کرد. این گروه تحقیقاتی با قرار دادن لایه‌های گرافن روی هم
به‌طوری که بین این لایه‌ها، لایه‌‌هایی از جنس نیترید بود قرار گرفته باشد،
ساختار پیچیده‌ای ایجاد کردند که می‌توان در ساخت نانوترانسفورماتورها از
آن استفاده کرد.

گرافن اولین بار در سال ۲۰۰۴ در دانشگاه منچستر ساخته شد. این ماده دارای
کاربردهای وسیعی از تلفن‌های هوشمند گرفته تا تراشه‌ها و سیستم‌های رهاسازی
دارو می‌باشد. این ماده پتانسیل این را دارد که جایگزین مواد موجود نظیر
سیلیکون شود، اخیرا پژوهشگران دانشگاه منچستر ادوات جدیدی را معرفی کرده‌اند
که می‌توان از این ماده در آن استفاده کرد.

در ترانسفورماتورهای نانومقیاس، الکترون روی یک لایه فلزی حرکت کرده و موجب
فشار بر الکترون‌های لایه دیگر می‌شود برای این کار باید از میدان الکتریکی
استفاده کرد. برای ایجاد چنین ساختارهایی، لایه‌های فلزی را باید از یکدیگر
جدا و ایزوله کرد اما نباید فاصله آنها از هم بیشتر از فاصله چند اتم باشد.

 

 
 
این ساختارهای جدید می‌تواند مسیر ساخت
ادوات الکترونیکی و فتونیک پیچیده را هموار کند ادواتی که با هیچ ماده
دیگری قابل ساخت نیست. از این ساختارها می‌توان برای طراحی‌های جدید
ترانزیستورها و شناساگرهای جدید استفاده کرد. این گروه تحقیقاتی لایه‌های
نیترید بور که عایق هستند را در میان گرافن که یک ورقه کربنی است قرار
دادند. آنها شروع به جداسازی لایه‌های منفرد از نیترید بور توده‌ای و
گرافیت کردند برای این کار از همان روشی استفاده شده که پژوهشگران برای آن
جایزه نوبل گرفتند. سپس از فناوری نانو پیشرفته استفاده شد تا بلورها دانه
به دانه روی هم قرار گرفته، به‌صورت لگو، تا بلورهایی با توالی دلخواه
ایجاد شود.

این نانوترانسفورماتور توسط رومان گورباچوف از دانشگاه منچستر ساخته شده
است. او می‌گوید همه مردم روسیه و بسیاری از کسانی که در غرب زندگی می کنند
افسانه “کک‌ها فولادین لباس‌های کار” را شنیده‌اند. همانند این کک‌ها،
ساختاری که ما ساخته‌ایم تنها با ابزارهای میکروسکوپی قابل روئیت هستند.
گیم، برنده جایزه نوبل، می‌گوید این پروژه نشان می‌دهد که می‌توان
ساختارهای بسیار پیچیده را با دقت اتمی ایجاد کرد. کل این ساختار مشتمل
مواد نانومقیاس است. با ترکیب آنها می‌توان ساختارهایی پدید آورد که به‌صورت
طبیعی وجود خارجی ندارند. این مسیر بسیار جالب‌تر از کار کردن روی خود
گرافن است.

نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای تحت عنوان Strong Coulomb drag and
broken symmetry in double-layer graphene در نشریه Nature Physics به چاپ
رسیده است.