حمل جریان بار به‌وسیله امواج دانسیته بار

برخی مواد هستند که دارای امواج دانسیته بار بوده و از این امواج می‌توان برای تولید ادوات الکترونیکی کارا استفاده کرد. با این حال دمایی که لازم است تا انتقال به حالت کوانتومی در این مواد صورت بگیرد بسیار پایین است. اخیرا یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه کالیفرنیا می‌گویند که می‌توانند با کاهش ضخامت این مواد به مقیاس نانومتری، دمای کار را در آنها کاهش دهند.

برخی مواد هستند که دارای امواج دانسیته بار بوده و از
این امواج می‌توان برای تولید ادوات الکترونیکی کارا استفاده کرد. با این
حال دمایی که لازم است تا انتقال به حالت کوانتومی در این مواد صورت بگیرد
بسیار پایین است. اخیرا یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه کالیفرنیا می‌گویند که
می‌توانند با کاهش ضخامت این مواد به مقیاس نانومتری، دمای کار را در آنها
کاهش دهند. این بدان معناست که می‌توان ادوات امواج دانسیته بار تولید کرد
که در دمای اتاق کار کند بدون این که نیاز به تجهیزات خنک‌کننده ویژه‌ای
باشد. نتایج این پروژه برای کسانی که در حوزه پردازش و کدکردن اطلاعات کار
می‌کنند خبر بسیار مسرت بخشی است.

در مدارهای الکترونیکی رایج که در
آنها از مواد نیمه‌هادی استفاده شده، الکترون به‌صورت ذره‌ای مستقل حرکت
می‌کند. در مسیر حرکت الکترون‌ها، فونون‌ها ( کوانتای لرزش شبکه بلور) قرار
دارند که موجب پراش الکترون‌ها می‌شود. این پدیده موجب افزایش مقاومت
الکتریکی مواد شده و در نتیجه توان دستگاه هدر رفته و گرما ایجاد می‌شود.
امواج دانسیته بار، حالت کوانتومی است که در آن الکترون‌ها و فونون‌ها
به‌هم نزدیک شده و جفت می‌شوند و به‌همراه یکدیگر در طول ماده حرکت
می‌کنند. با این کار جریان  به‌هم پیوسته ایجاد شده و در نتیجه مقاومت
الکتریکی به شدت کاهش می‌یابد.

filereader.php?p1=main_eeb2cd85f9be80a74

مشکل اصلی در این فرآیند آن است که حالت
کوانتومی به‌هم پیوسته معمولا در دماهای بسیار پایین اتفاق می‌افتد دمایی
در حد ۲۰۰ کلوین. تیم تحقیقاتی الکساندر بالاندین نشان داده که با کاهش
ضخامت به زیر ۱۰۰ نانومتر می‌توان دما کار دی سلینید تیتانیوم را ۴۰ کلوین
افزایش داد.

بالاندین می‌گوید از آنجایی که جنس ادوات الکترونیکی و
مدارهای آنها از سیلیکون است در نتیجه پخش شدن انرژی یکی از فاکتورهای کاهش
ضخامت در این ماده است. از دست رفتن این انرژی هر زمان که ترانزیستور سوئیچ
می‌کند با تعداد الکترون‌های موجود در دستگاه و همچین دمای کارکرد رابطه
مستقیم دارد.

برای حل این مشکل محققان ضخامت دی سلنید تیتانیوم را از
میکرو به نانومقیاس تغییر دادند و نتایج به‌دست آمده را با استفاده از طیف
سنجی رامان مورد بررسی قرار دادند. TiSe2 متعلق به خانواده موسوم به مواد
واندروالسی بوده که دارای ساختار بلوری است. این لایه‌های با پیوند بسیار
ضعیفی به یکدیگر متصل می‌شوند بنابراین به آسانی از هم جدا شده و فیلم‌هایی
با ضخامت متفاوت ایجاد می‌کند.

نتایج این پژوهش در نشریه Nano Letters
به چاپ رسیده است.