بررسي اهميت برهمکنش الکترون-الکترون در گرافن
محققان آمريکايي به بررسي رفتارهاي الکترونيکي گرافن پرداختند. هدف آنها بررسي پاسخ حاملين بار در جاهايي که ناخالصي وجود دارد، بود. نتايج کار آنها نشان داد که برهمکنش الکترون-الکترون در تعيين خواص غير عادي گرافن نقش حياتي دارد.
به‌نظر مي‌رسد هيچ ماده‌اي در صنعت الکترونيک نمي‌تواند به اندازه گرافن جالب توجه باشد، گرافن ماده‌اي ورقه‌اي از جنس کربن بوده که ضخامت آن به اندازه يک اتم است. الکترون‌ها در سطح اين ماده مي‌توانند صد برابر سريع‌تر از سيليکون حرکت کنند. از ويژگي‌هاي جالب گرافن مي‌توان به انعطاف‌پذيري، استحکام و نازک بودن اشاره کرد که به‌همراه هدايت الکتريکي بالا موجب شده تا اين ماده پتانسيل بالايي در صنعت الکترونيک داشته باشد. با تمام اين تفاسير، اگر دانشمندان بخواهند از اين ماده در صنعت الکترونيک استفاده کنند بايد درک کاملي از گرافن داشته باشند و بدانند که چه چيزي موجب شده تا اين ماده ويژگي‌هاي اين چنيني داشته باشد.
|
| http://pnu-club.com/imported/2012/09/127.jpg |
پژوهشگران آزمايشگاه ملي لورنس برکلي با همکاري همتايان خود در دانشگاه کاليفرنيا قدم‌هاي موثري در اين مسير برداشته‌اند. مايکل کرومي، فيزيک‌دان و رهبر اين تيم تحقيقاتي است که روي رفتار الکترونيکي گرافن کار مي‌کند. آنها به مشاهده مستقيم گرافن پرداختند با اين هدف که چگونگي پاسخ الکترون‌ها و حفره‌ها را به وجود ناخالصي بارها دريابند. اين بارها نوعي پتانسيل کولومبي هستند که روي يک گرافن دروازه وجود دارند. نتايج اين تحقيقات، دلايل عملي براي اين فرضيه که برهمکنش ميان الکترون‌ها براي خواص غيرعادي گرافن حياتي است، فراهم کرده است.
کرومي و همکارانش نتايج کار خود را در قالب مقاله‌اي تحت عنوان Mapping Dirac quasiparticles near a single Coulomb impurity on graphene در نشريه Nature Physics به چاپ رساندند.
اتم‌هاي کربن در گرافن به‌صورت ساختارهاي لانه زنبوري قرار گرفته‌اند، الکترون‌ها از ميان اين ساختارها حرکت مي‌کنند و رفتاري مشابه ذرات باردار نسبيتي بدون جرم دارند، براي تصور اين حالت پرتوهاي نور را در نظر بگيريد که از نظر الکتريکي باردار هستند. از آنجايي که چنين رفتاري را الکترون‌ها آزاد نسبيتي در گرافن دارا هستند به اين الکترون‌ها شبه‌ذرات ديراک گفته مي‌شود. اين نام‌گذاري از روي نام فيزيک‌داني به‌نام پاو ديراک گرفته شده که در سال 1928 اين رفتار را تشريح کرد.
اين گروه تحقيقاتي با استفاده از ميکروسکوپ تونل‌زني روبشي به بررسي گرافن پرداختند و پاسخ‌هاي اين شبه‌ذرات ديراک را به‌وجود ناخالصي‌هاي کبالت مطالعه کردند. نتايج اين تحقيق چگونگي رفتار فرميون‌هاي ديراک را در پتانسيل کولومبي نشان داد آنها دريافتند که مقدار دي الکتريک در منطقه‌اي که ناخالصي وجود دارد بسيار کم بوده و در نتيجه برهمکنش الکترون-الکترون قادر خواهد روي خواص گرافن تاثير به‌سزايي داشته باشد. |
