Ana Sayfa Elektrik Fizikçiler Oda sıcaklığında İlk Elektron Sıvısını Yaptılar

Fizikçiler Oda sıcaklığında İlk Elektron Sıvısını Yaptılar

123
0
  Okuma Süresi:   Bu yazıyı  " 5 "  dakikada okuyabiliriniz.
Sitemin tek geliri olan reklamları görüntülemek için AdBlock eklentinizi kapatırsanız sevinirim 🙂

Güçlü lazer darbeleriyle ultra ince yarı iletken bir sandviçi bombalayarak, University of California’daki fizikçiler oda sıcaklığında ilk “elektron sıvısını” oluşturdular.

Başarı, kızıl ötesi ışık ve mikrodalgalar arasında, terahertz dalga boylarında ışık üretmek ve tespit etmek için ilk pratik ve verimli cihazların geliştirilmesi için bir yol açar. Bu tür cihazlar, uzayda iletişim, kanser tespiti ve gizli silah taraması gibi çeşitli uygulamalarda kullanılabilir.

Araştırma ayrıca, maddenin temel fiziğinin sonsuz küçük ölçeklerde keşfedilmesini sağlayabilir ve yapıları atomik boyutlarda tasarlanan kuantum metamalzemeler çağında yardımcı olabilir.

UCR fizikçileri bulgularını 4 Şubat’ta Nature Photonics dergisinde yayınladılar. Onlar UCR Kuantum Malzemeleri Optoelektronik Laboratuvarı’nı yöneten Fizik Doçenti Nathaniel Gabor tarafından yönetildi. Diğer ortak yazarlar, laboratuar üyeleri Trevor Arp ve Dennis Pleskot ve Doçent Fizik ve Astronomi Profesörü Vivek Aji idi.

Deneylerinde, bilim adamları, yarı iletken molibden ditellurid’den ultra ince bir sandviçi karbon grafen katmanları arasında inşa ettiler. Katmanlı yapı, tek bir DNA molekülünün genişliğinden sadece biraz daha kalındı. Daha sonra malzemeyi bir saniyenin dört katında ölçülen süper hızlı lazer darbeleriyle bombaladılar.

Gabor, “Normalde, silikon gibi yarı iletkenlerle, lazer uyarımı, elektronları ve malzemede yayılan ve sürüklenen pozitif yüklü deliklerini yaratır; Bununla birlikte, deneylerinde, araştırmacılar bir sıvının eşdeğeri içinde yoğunlaşma kanıtı tespit ettiler. Böyle bir sıvı, su gibi ortak sıvılara benzeyen özelliklere sahip olacaktır, ancak bunun dışında moleküllerden değil, yarı iletkendeki elektronlardan ve deliklerden oluşması gerekir.

Gabor, “Sisteme atılan enerji miktarını arttırıyorduk ve hiçbir şey, hiçbir şey, hiçbir şey görmüyoruz – o zaman aniden malzemede“ anormal bir foto-akım halkası ”dediğimiz şeyin oluşumunu gördük” dedi. “Sıvı olduğunu anladık çünkü gaz gibi davranmak yerine bir damlacık gibi büyüdü.”

“Bizi gerçekten şaşırtan şey, oda sıcaklığında gerçekleşmesiydi” dedi. “Daha önce, bu tür elektron deliği sıvıları yaratan araştırmacılar, bunu yalnızca derin uzayda bile daha soğuk olan sıcaklıklarda yapabiliyorlardı.”

Gabor, bu tür damlacıkların elektronik özelliklerinin, spektrumun terahertz bölgesinde daha önce görülmemiş bir verimlilikle çalışan optoelektronik cihazların geliştirilmesine olanak sağlayacağını söyledi. Terahertz dalga boyları kızılötesi dalgalardan daha uzun, ancak mikrodalgalardan daha kısadır ve bu dalgaları kullanmak için teknolojide bir “terahertz boşluğu” vardır. Terahertz dalgaları, sınırlı penetrasyonları ve yoğunluk farklılıklarını çözme yeteneklerinden dolayı cilt kanserlerini ve diş boşluklarını tespit etmek için kullanılabilir. Benzer şekilde, dalgalar, ilaç tabletleri gibi ürünlerdeki kusurları tespit etmek ve giysinin altına gizlenmiş silahları bulmak için kullanılabilir.

Terahertz vericileri ve alıcıları, uzayda daha hızlı iletişim sistemleri için de kullanılabilir. Gabor, elektron deliği sıvısının, şu anda kullanımda olan silikon bazlı devrelerden çok daha küçük olma potansiyeli sunan kuantum bilgisayarların temeli olabileceğini söyledi.

Daha genel olarak, Gabor, laboratuvarında kullanılan teknolojinin, elektronların hassas şekilde manipülasyonlarını yeni yollardan etkilemelerine olanak tanıyan atom ölçeğine sahip “kuantum metamateryalleri” oluşturmak için temel olabileceğini söyledi.

Elektron deliği “nanopuddles” ile ilgili daha ileri araştırmalarda, bilim adamları yüzey gerilimi gibi sıvı özelliklerini keşfedecekler.

Gabor, “Şu anda, bu sıvının ne kadar sıvı olduğu hakkında hiçbir fikrimiz yok ve bulmak önemli olacak” dedi.

Gabor, teknolojiyi temel fiziksel olayları keşfetmek için de kullanmayı planlıyor. Örneğin, elektron deliği sıvısını aşırı düşük sıcaklıklara soğutmak, maddenin yeni temel prensiplerini ortaya çıkarabilecek egzotik fiziksel özelliklere sahip bir “kuantum sıvısına” dönüşmesine neden olabilir.

Deneylerinde araştırmacılar iki anahtar teknoloji kullandılar. Molibden ditelluride ve karbon grafenin ultra ince sandviçlerini inşa etmek için, “elastik damgalama” adı verilen bir teknik kullandılar. Bu yöntemde, atom-kalın grafen ve yarı iletken tabakalarını toplamak ve istiflemek için yapışkan bir polimer film kullanılır.

Hem yarı iletken sandviç içine enerji pompalamak hem de etkilerin görüntülenmesi için Gabor ve Arp tarafından geliştirilen “çok parametreli dinamik foto-yanıt mikroskobu” kullanıldı. Bu teknikte, ultra hızlı lazer darbelerinin ışınları, üretilen akımı optik olarak eşlemek için bir numuneyi taramak üzere manipüle edilir.

Makalenin başlığı: “Van Der Waals’da Elektron Delikli Sıvı, Oda sıcaklığında Heterostyap Fotosel.”

Araştırma, Hava Araştırmaları Bilimsel Araştırma Ofisi tarafından desteklendi; ABD Enerji Dairesi, Bilim Ofisi, Temel Enerji Bilimleri; Ulusal Bilim Vakfı; Cottrell Scholar Ödülü; Kanada Gelişmiş Araştırma Enstitüsü; ve NASA.

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz