วัสดุบางเฉียบที่ประกอบด้วยกราฟีน สองแผ่นที่วางไม่ตรงแนว สามารถเปลี่ยนจากการเป็นฉนวน เป็นตัวนำยิ่งยวดได้ อย่างง่ายดาย การค้นพบที่น่าประหลาดใจ ซึ่งมีรายละเอียดที่ประกาศในการประชุม เมื่อเดือนมีนาคม อาจนำไปสู่การพัฒนาวัสดุที่มีคุณสมบัติทางวิศวกรรมทางอิเล็กทรอนิกส์ที่หลากหลาย
กราฟีนเป็นแผ่นคาร์บอนหนาเพียงหนึ่งอะตอมที่มีคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์และทางกล
ที่เป็น
เอกลักษณ์และมีประโยชน์มากมาย อะตอมของกราฟีนถูกจัดเรียงเป็นโครงตาข่ายหกเหลี่ยมและสามารถซ้อนชั้นของอะตอมตั้งแต่ 2 ชั้นขึ้นไปเพื่อสร้างชั้นซ้อนและชั้นของคาร์บอนที่หนาขึ้น ในผลงานชิ้นใหม่ซึ่งตีพิมพ์ในเอกสาร2 ฉบับ ในวารสาร และเพื่อนร่วมงานที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์
มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด และสถาบันวัสดุศาสตร์แห่งชาติของญี่ปุ่น ได้แสดงให้เห็นว่า กราฟีนทำหน้าที่เป็นฉนวน Mott เมื่อทั้งสองแผ่นส่วนประกอบวางอยู่ที่ “มุมมหัศจรรย์” ในรูปของสสารนี้ การนำไฟฟ้าจะถูกควบคุมโดยอันตรกิริยาที่รุนแรงระหว่างอิเล็กตรอน จากนั้นสามารถเปลี่ยนเป็นตัวนำยิ่งยวดได้
โดยการปรับความหนาแน่นของอิเล็กตรอนของวัสดุ นักวิจัยสร้างวัสดุโดยใช้กราฟีนสองแผ่นแล้วหมุนออกจากแนวเดียวกันด้วยมุมเล็กๆ ประมาณ 1° การมีแผ่นที่มุมวิเศษนี้จะสร้างตาข่ายมัวเรของอะตอมที่มีเซลล์หน่วยที่ใหญ่กว่ากราฟีนแผ่นเดียวมาก อิเล็กตรอนถูกจำกัดไว้ที่ไซต์แลตทิซ และภายใต้เงื่อนไข
บางประการ อิเล็กตรอนสามารถขุดอุโมงค์จากไซต์แลตทิซหนึ่งไปยังอีกไซต์หนึ่งได้ แต่ละแลตทิซไซต์สามารถรองรับอิเล็กตรอนได้สูงสุดสี่ตัว หากความหนาแน่นของอิเล็กตรอนสูงและบริเวณต่างๆ เต็ม อิเล็กตรอนจะไม่สามารถอุโมงค์ไปยังบริเวณข้างเคียงได้เนื่องจากไม่มีที่ว่างสำหรับพวกมัน
ทำให้วัสดุดังกล่าวเป็นฉนวนไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม หากความหนาแน่นต่ำกว่าและไซต์เต็มบางส่วน การขุดอุโมงค์สามารถเกิดขึ้นได้และวัสดุนั้นเป็นตัวนำไฟฟ้า และเพื่อนร่วมงานสามารถปรับความหนาแน่นของอิเล็กตรอนของวัสดุได้โดยการเปลี่ยนสนามไฟฟ้าที่ใช้กับ มุมมายากล
ที่ความหนาแน่นสูง
เมื่อไซต์แลตทิซมีอิเล็กตรอนสี่ตัว วัสดุจะเป็นฉนวนตามที่คาดไว้ ที่ความหนาแน่นต่ำกว่าและอุณหภูมิสูงกว่าประมาณ 4 K Bilayer จะเป็นตัวนำ – อย่างที่คาดไว้ ฉนวนที่ไม่คาดคิดอย่างไรก็ตาม มีบางสิ่งที่ไม่คาดคิดเกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่าเมื่อความหนาแน่นของอิเล็กตรอนถูกกำหนดให้แต่ละตำแหน่ง
มีอิเล็กตรอนหนึ่ง สอง หรือสามตัว แทนที่จะเป็นตัวนำ วัสดุนี้ดูเหมือนจะเป็นฉนวน Mott ซึ่งเป็นสถานะของสสารที่เกิดขึ้นเมื่อมีอันตรกิริยาที่รุนแรงระหว่างอิเล็กตรอนที่ขัดขวางการขุดอุโมงค์ สถานการณ์น่าสนใจยิ่งขึ้นเมื่อความหนาแน่นของอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นหรือลดลงเล็กน้อยจากอิเล็กตรอนสองตัว
ต่อตำแหน่ง จากนั้นวัสดุจะกลายเป็นตัวนำยิ่งยวดที่มีอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านประมาณ 1.7 เคลวิน ซึ่งสูงอย่างน่าประหลาดใจเนื่องจากความหนาแน่นของอิเล็กตรอนค่อนข้างต่ำของวัสดุ การรวมกันของเฟส และตัวนำยิ่งยวดเป็นสิ่งที่พบเห็นได้ในตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงบางชนิด ซึ่งมักจะเป็นวัสดุแบบ 2 มิติ
“ตอนนี้นักฟิสิกส์มีแพลตฟอร์มใหม่ที่น่าตื่นเต้นในการตรวจสอบคุณสมบัติที่ผิดปกติของตัวนำยวดยิ่งที่มีอุณหภูมิสูง และอาจ ออกแบบวัสดุใหม่ที่ทำงานที่อุณหภูมิสูงขึ้นไปอีก” กล่าวในการแถลงข่าวในการประชุม APS มีนาคม “โดยปกติแล้วคุณจะต้องเพิ่มเนื้อหาประเภทต่างๆ เพื่อสำรวจแต่ละช่วง
เราสามารถสำรวจฟิสิกส์ทั้งหมดได้ในเครื่องเดียวด้วยไฟฟ้า มันไม่ง่ายไปกว่านี้อีกแล้ว” ยังชี้ให้เห็นว่าโครงสร้างสามารถใช้เพื่อสร้างอุปกรณ์ที่มีคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ที่เป็นประโยชน์มากมาย “เรายังสามารถจินตนาการถึงการสร้างทรานซิสเตอร์ตัวนำยิ่งยวดจากกราฟีน ซึ่งคุณสามารถเปิดและปิดได้
จากโหมดการสั่นเหล่านี้ มีเพียงไม่กี่โหมดเท่านั้นที่สามารถตื่นเต้นกับการกระเจิงของรามัน จำนวนของโหมดการทำงานแบบรามานเหล่านี้ไม่ขึ้นกับเส้นผ่านศูนย์กลางท่อนาโน ซึ่งทำให้สามารถตรวจสอบความถี่และความแรงของออสซิลเลเตอร์ของแต่ละโหมดขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อนาโน
พบว่า
โหมดบางโหมดมีความไวสูงต่อเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อนาโน ในขณะที่โหมดอื่นไม่มี พวกเราคนหนึ่ง (PE) และเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยเคนตักกี้ได้ทำการทดลองการกระเจิงของรามันบนเชือกของท่อนาโนคาร์บอนผนังเดี่ยวที่ปลูกโดยกลุ่มข้าว ซึ่งมีความเข้มข้นสูง (9, 9) และ (10, 10) ท่อนาโนอาร์มแชร์
การทดลองเหล่านี้ใช้ประโยชน์จากเอฟเฟกต์การเพิ่มประสิทธิภาพของเรโซแนนซ์รามัน ซึ่งความถี่ของแสงเลเซอร์จะตรงกับพลังงานของการเปลี่ยนผ่านแสงที่อนุญาตระหว่างจุดสูงสุดในความหนาแน่นของสถานะต่างๆ (รูปที่ 4) เสียงสะท้อนดังกล่าวจะเพิ่มความเข้มของเอฟเฟกต์รามานที่สังเกตได้อย่างมาก
ในเมือง รัฐเดลาแวร์ วัดค่า ที่พลังงานกระตุ้นเลเซอร์ที่แตกต่างกัน (รูปที่ 5) เนื่องจากพลังงานของสถานะอิเล็กตรอนขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อนาโน การเปลี่ยนแปลงความถี่ของเลเซอร์จะทำให้ท่อนาโนคาร์บอนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกันเข้าสู่เรโซแนนซ์ ที่โดดเด่นในสเปกตรัม
คือโหมดจำนวนหนึ่งที่ใกล้กับความถี่ 1,580 ซม. -1ซึ่งแสดงการพึ่งพาเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อนาโนเพียงเล็กน้อยเท่านั้น นอกจากนี้ยังมีโหมดแข็งแรงที่ประมาณ 186 ซม. -1ที่มีความไวสูงต่อเส้นผ่านศูนย์กลางท่อนาโน คุณลักษณะนี้สอดคล้องกับโหมดการหายใจในแนวรัศมี ซึ่งอะตอมทั้งหมด
ในท่อนาโนจะถูกเคลื่อนออกไปด้านนอก (หรือเข้าด้านใน) ในจำนวนที่เท่ากัน เพื่อให้ความสมมาตรของโครงข่ายของอะตอมคาร์บอนยังคงเหมือนเดิมตลอดการสั่นสะเทือน จากความถี่ที่วัดได้ของโหมดการหายใจในแนวรัศมี เราสามารถระบุเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อนาโนที่สอดคล้องกับความถี่เลเซอร์ได้
credit : สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100
