g u t x .com.tr İpek yolu - Çin'i anlamaya götürürüm

Saniyenin yüz milyon milyonda biri! İlk defa, elektronların 0,7 nanometre hareket ettiğini doğrudan görebiliyoruz!

Brocade Garden: Bu makale fizik içindir

İki malzeme arasındaki elektron akışı, flash bellekten pillere ve güneş pillerine kadar birçok anahtar teknolojinin temelini oluşturur. Şimdi, ilk kez, araştırmacılar bu küçük sınır ötesi hareketleri doğrudan gözlemlediler ve kaydettiler: Elektronların saniyenin yüz milyonda birinde 0.7 nanometre hareket ettiğini gözlemlediler - yaklaşık yedi hidrojen atomu genişliğinde. ABD Enerji Bakanlığı'nın SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı ve Stanford Üniversitesi'ndeki bilim adamları tarafından yönetilen araştırma ekibi, bu gözlemleri, hareket eden elektronların yaydığı küçük elektromanyetik dalga patlamalarını ölçerek yaptı. Yüzyıldan fazla bir süre önce, Maxwell denklemleri bu fenomeni tanımladı, ancak şimdi bu önemli ölçüme uygulandı.

Brocade Park-Bilimin Popülerleştirilmesi: Stanford Üniversitesi (Stanford) Profesör Tony Heinz (Tony Heinz) laboratuar doktora sonrası araştırmacısı, "Science Advances" (Science Advances) raporu ilk yazarı Eric Yue Ma (Eric Yue Ma) Şöyle söyleyin: Yararlı bir şey yapmak için, genellikle farklı malzemeleri bir araya getirmeniz ve aralarında yük, ısı veya ışık aktarmanız gerekir. Bu, yükün (bu durumda elektronların ve deliklerin) iki malzeme arasındaki ani arayüzden nasıl geçtiğini ölçmenin yeni bir yolunu açar. Bu sadece katmanlı malzemeler için geçerli değildir, örneğin katı yüzey ile yüzeye bağlı moleküller arasında akan elektronları gözlemlemek için de kullanılabilir ve hatta teorik olarak sıvı ile katı arasında akan elektronları gözlemlemek için de kullanılabilir. .

Çok kısa mı, çok hızlı mı yoksa çok mu kısa?

Bu deneyde kullanılan malzemeler, geçiş metali ditiosiyanatlar veya TMDC'lerdir: yalnızca birkaç atom kalınlığındaki katmanlardan oluşan, ortaya çıkan bir yarı iletken malzeme. Son birkaç yılda, bilim adamları temel özelliklerini ve nanoelektronik ve fotonikteki potansiyel kullanımlarını keşfettikçe, bunlara olan ilgi arttı. İki tür TMDC dönüşümlü katmanlar halinde istiflendiğinde, elektronlar bir katmandan diğerine kontrollü bir şekilde akabilir.İnsanlar bu yöntemi çeşitli uygulamaları işlemek için kullanmayı umuyor. Ancak şimdiye kadar, bu akışı gözlemlemek ve incelemek isteyen araştırmacılar bunu ancak dolaylı olarak elektronlar hareket etmeden önce ve sonra malzemeyi tespit ederek yapabilirler. İlgili mesafe çok kısa ve elektronların hızı o kadar hızlı ki bugünün aletleri doğrudan yük akışını yakalayamıyor.

Elektronlar atomik olarak ince iki tabaka arasında hareket ettiklerinde, terahertz spektrumunda küçük elektromanyetik dalgalar dalgaları yayarlar. Bu kırmızı ve mavi parıltı, SLAC ve Stanford Üniversitesi araştırmacılarının elektronların ultra hızlı hareketini gözlemlemesini ve izlemesini sağlar. Fotoğraf: Greg Stewart / SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı

Maxwell kılavuzu

Fizikçi James Clark Maxwell'in adını taşıyan iyi bilinen bir denklem setine göre, mevcut darbeler radyo dalgaları ve mikrodalgalardan görünür ışık ve x ışınlarına kadar elektromanyetik dalgalar üretir. Bu durumda araştırma ekibi, bir elektronun bir TMDC katmanından başka bir TMDC katmanına geçtiğinde, terahertz ışık dalgaları (elektromanyetik spektrumdaki mikrodalga ve kızılötesi ışınlar arasına düşen) oluşturması gerektiğini fark etti. Bugün mevcut olan en gelişmiş araçlarla noktalar tespit edilebilir. İnsanlar bu sorunu daha önce düşünmüş olabilirler, ancak bu fikri reddettiler çünkü bu kadar küçük bir miktar maddede bu kadar küçük bir mesafede hareket eden elektronların akımını ölçmenin imkansız olduğuna inanıyorlardı. Ancak kaba bir hesaplama yaparsanız, akım gerçekten çok hızlıysa, yayılan ışığı ölçebilmesi gerektiğini göreceksiniz, biz de denedik.

Lazerle dürt

Stanford Malzeme ve Enerji Bilimleri Enstitüsü'ndeki (SIMES) araştırmacılar, fikirlerini molibden disülfür ve tungsten disülfürden yapılmış bir TMDC malzemesi üzerinde test ettiler. SLAC / Stanford profesörleri Aaron Lindenberg ve Ma ve doktora sonrası araştırma görevlisi Burak Güzeltürk ile işbirliği içinde, elektronları hareket ettirmek için materyale vurmak için ultra kısa lazer darbeleri kullandılar ve onlar tarafından yayılan terahertz dalgalarını zaman alanlı terahertz emisyon spektroskopisini kullanarak kaydetti. Bu ölçümler yalnızca katmanlar arasındaki akım yayılımının mesafesini ve hızını ortaya koymakla kalmaz, aynı zamanda akımın yayılma yönünü de ortaya çıkarır. Aynı iki malzeme ters sırada istiflendiğinde, akım tam olarak aynı yönde, ancak zıt yönlerde akar.

Heinz, bu yeni teknolojinin gösterilmesiyle artık birçok heyecan verici sorunun çözülebileceğini söyledi: Liderliğini yaptığı araştırma ekibinin araştırması, örneğin bir kristal katmanı diğerine göre döndürmek, önemli ölçüde Birleşik katmanın elektronik ve optik özelliklerini değiştirin. Bu yöntem, elektronların bir katmandan diğerine hızlı hareketini doğrudan izlememizi ve bu hareketin atomların göreceli konumlarından nasıl etkilendiğini gözlemlememizi sağlayacaktır.