به دام انداختن اولین بار الکترون‌ها در یک کریستال سه‌بُعدی توسط فیزیک‌دانان!/جزئیات

به گزارش ایسنا، با این حال، زمانی که الکترون های یک ماده به هم می چسبند، می توانند دقیقاً در همان حالت انرژی باشند و رفتار یکسانی از خود نشان دهند. این حالت جمعی و زامبی مانند در فیزیک به عنوان یک «باند مسطح» الکترونیکی شناخته می‌شود و دانشمندان پیش‌بینی می‌کنند که وقتی الکترون‌ها در این حالت هستند، می‌توانند اثرات کوانتومی الکترون‌های دیگر را حس کنند و به شیوه‌ای کوانتومی هماهنگ عمل کنند.

سپس رفتارهای عجیبی مانند ابررسانایی و اشکال منحصر به فرد مغناطیس می تواند رخ دهد.

اکنون فیزیکدانان MIT موفق شده اند الکترون ها را در یک کریستال خالص جذب کنند. این اولین بار است که دانشمندان موفق به ایجاد یک نوار الکترونیکی تخت در یک ماده سه بعدی شده اند. علاوه بر این، با برخی دستکاری های شیمیایی، آنها نشان دادند که می توانند کریستال را به یک ابررسانا تبدیل کنند. ماده ای که جریان الکتریکی را بدون مقاومت هدایت می کند.

با توجه به هندسه اتمی کریستال، جذب الکترون امکان پذیر است. کریستالی که فیزیکدانان ایجاد کردند دارای آرایشی از اتم ها است که شبیه الگوهای سبد بازی ژاپنی است. در این هندسه خاص، محققان دریافتند که الکترون‌ها به‌جای جهش بین اتم‌ها، به دام افتاده و در همان باند انرژی مستقر می‌شوند.

محققان می گویند که این حالت نوار مسطح تقریباً با هر ترکیبی از اتم ها قابل تحقق است، به شرطی که آنها در این هندسه سه بعدی الهام گرفته از سبد بافته باشند. نتایج این تحقیق فرصت جدیدی را برای کشف حالات الکترونیکی نادر در مواد سه بعدی به دانشمندان ارائه می دهد.

این مواد می‌توانند روزی بهینه شوند تا خطوط برق با راندمان بالا، بیت‌های کوانتومی ابررایانه‌ها و دستگاه‌های الکترونیکی سریع‌تر و هوشمندتر را فعال کنند.

جوزف چکلسکی (Joseph Checkelsky)، دانشیار فیزیک دانشگاه MIT و یکی از محققان این پروژه، گفت: اکنون که می‌دانیم می‌توانیم یک نوار صاف از این هندسه ایجاد کنیم، انگیزه زیادی داریم، دیگران ساختارهایی که می توانند فیزیک جدید و بستری برای فناوری ها داشته باشند، جدید تلقی می شوند.

این تحقیق در مجله Nature منتشر شده است.