15 فبراير 2021 (أخبار Nanowerkيبحث الباحثون في جميع أنحاء العالم عن مواد اصطناعية جديدة ذات خصائص خاصة مثل الموصلية الفائقة - أي توصيل التيار الكهربائي دون مقاومة. هذه المواد الجديدة هي خطوة مهمة في تطوير إلكترونيات عالية الكفاءة في استخدام الطاقة. غالبًا ما تكون مادة البداية عبارة عن بنية قرص العسل أحادية الطبقة من ذرات الكربون (الجرافين). تتنبأ الحسابات النظرية بأن المركب المعروف باسم "كاغوم جرافين" يجب أن يكون له خصائص مختلفة تمامًا الجرافين. يتكون الجرافين Kagome من نمط منتظم من السداسيات والمثلثات متساوية الأضلاع التي تحيط ببعضها البعض. يأتي اسم "kagome" من اللغة اليابانية ويشير إلى الفن الياباني القديم لنسج kagome ، حيث كانت تُنسج السلال بالنمط المذكور أعلاه.
يتميز Kagome الجرافين بشبكة منتظمة من السداسيات والمثلثات. إنه يتصرف كأشباه موصلات وقد يكون له أيضًا خصائص كهربائية غير عادية. (الصورة: R. Pawlak ، قسم الفيزياء ، جامعة بازل)
Kagome شعرية مع خصائص جديدة
قام باحثون من قسم الفيزياء والمعهد السويسري لعلم النانو بجامعة بازل ، الذين يعملون بالتعاون مع جامعة برن ، بإنتاج ودراسة الجرافين كاغوم لأول مرة ، كما ورد في المجلة. Angewandte Chemie ("التركيب السطحي لمخدر Kagome Graphene بالنيتروجين"). أعطت قياسات الباحثين نتائج واعدة تشير إلى خصائص كهربائية أو مغناطيسية غير عادية. لإنتاج جرافين كاغوم ، قام الفريق بوضع مقدمة على ركيزة فضية عن طريق ترسيب البخار ثم قاموا بتسخينها لتشكيل وسيط معدني عضوي على سطح المعدن. أدى التسخين الإضافي إلى إنتاج جرافين كاغوم ، والذي يتكون حصريًا من ذرات الكربون والنيتروجين ويتميز بنفس النمط المعتاد من السداسيات والمثلثات. أنتج علماء الفيزياء من جامعة بازل للمرة الأولى مركب جرافين مصنوع من ذرات الكربون وعدد قليل من ذرات النيتروجين التي تشكل شبكة منتظمة من السداسيات والمثلثات. يتصرف هذا الشكل الذي يشبه قرص العسل ، والذي يسمى Kagome lattice مثل أشباه الموصلات ويمكن أن يكون له أيضًا خصائص كهربائية غير عادية. في المستقبل ، يمكن استخدامه في أجهزة الاستشعار الإلكترونية أو أجهزة الكمبيوتر الكمومية.تفاعلات قوية بين الإلكترونات
يقول الدكتور ريمي باولاك ، المؤلف الأول للدراسة: "لقد استخدمنا مجاهر المسح النفقي والقوة الذرية لدراسة الخصائص الهيكلية والإلكترونية لشبكة كاغومي". باستخدام مجاهر من هذا النوع ، يمكن للباحثين التحقق من الخصائص التركيبية والكهربائية للمواد باستخدام طرف صغير - في هذه الحالة ، تم إنهاء الطرف بجزيئات أول أكسيد الكربون الفردية. عند القيام بذلك ، لاحظ الباحثون أن الإلكترونات ذات الطاقة المحددة ، والتي يتم اختيارها عن طريق تطبيق جهد كهربائي ، "محاصرة" بين المثلثات التي تظهر في الشبكة البلورية لجرافين كاغوم. يميز هذا السلوك بوضوح المادة عن الجرافين التقليدي ، حيث يتم توزيع الإلكترونات عبر حالات طاقة مختلفة في الشبكة - وبعبارة أخرى ، يتم تحديد موقعها. يوضح البروفيسور إرنست ماير ، الذي يقود المجموعة التي تم تنفيذ المشاريع فيها: "التوطين الذي لوحظ في جرافين كاغومي أمر مرغوب فيه وهو بالتحديد ما كنا نبحث عنه". "يسبب تفاعلات قوية بين الإلكترونات - وهذه التفاعلات بدورها توفر الأساس لظواهر غير عادية ، مثل التوصيل بدون مقاومة."مزيد من التحقيقات المخطط لها
كشفت التحليلات أيضًا أن جرافين كاغومي يتميز بخصائص شبه موصلة - بمعنى آخر ، يمكن تشغيل أو إيقاف خصائص التوصيل الخاصة به ، كما هو الحال مع الترانزستور. بهذه الطريقة ، يختلف الجرافين كاغوم بشكل كبير عن الجرافين ، الذي لا يمكن تشغيل وإيقاف تشغيل الموصلية الخاصة به بسهولة. في التحقيقات اللاحقة ، سيقوم الفريق بفصل شبكة kagome من الركيزة المعدنية ودراسة خصائصها الإلكترونية بشكل أكبر. "يدعم هيكل النطاق المسطح الذي تم تحديده في التجارب الحسابات النظرية ، التي تتنبأ بإمكانية حدوث ظواهر إلكترونية ومغناطيسية مثيرة في شبكات كاغوم. يقول إرنست ماير: "في المستقبل ، يمكن أن يعمل جرافين كاغوم كحجر بناء أساسي في المكونات الإلكترونية المستدامة والفعالة".المصدر: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=57284.php
