روشی انقلابی در درک مواد گرافن ابداع شد

به گزارش خبرنگار خبرگزاری علم و فناوری آنا، ظهور حوزه «توئیسترونیک» با تغییر ویژگی‌های مواد دو بعدی، انقلابی در درک مواد دوبعدی مانند گرافن ایجاد کرده است. حوزه نوظهور توئیسترونیک با تغییر خواص مواد دوبعدی مانند گرافن از طریق تغییر در زوایای پیچش آن‌ها انقلابی در درک این نوع مواد فراهم ساخته است.

در همین راستا گروهی از محققان دانشگاه کلمبیا با استفاده از نوار‌های گرافنی از «توئیسترونیک» برای کنترل بیشتر بر زاویه‌های چرخش ابداع کرده اند که برای ارزیابی سیستماتیک از زوایه پیچ‌خوردگی و فشار در «مواد دو بعدی» به کار می رود. به این ترتیب درک بیشتری از خواص لایه‌های پیچ خورده فراهم و کاربرد‌های نوینی در فیزیک ماده به وجود می‌آورد.

محققان با کمک این حوزه ویژگی‌های مواد دوبعدی مانند گرافن به طور نامحسوس دگرگون می‌کنند. در این روش میزان چرخش درلایه‌هایی که روی هم قرار می‌گیرند حدود ۱.۱ تا ۱.۲ درجه است.

به عنوان مثال لایه‌های چرخش یافته مانند یک ورقه کامل عمل و مانند آهنربا، ابررسانا‌های الکتریکی یا عایق و ... رفتار می‌کنند. تمام این تغییرات فقط با اندکی چرخش در زاویه بین لایه‌های مواد اتفاق می‌افتد.

در فرضیه می‌توان با چرخش در هر زاویه‌ای ویژگی‌های مختلفی به وجود آورد. اما در واقعیت اینطور نیست. به گفته «کوری دین» فیزیکدان دانشگاه کلمبیا، دو لایه گرافن با زاویه‌های چرخش یافته می‌توانند مانند یک ماده جدید عمل کنند. اما محققان هنوز نتوانستند ویژگی‌هایی که تازه ایجاد می‌شوند را به درستی درک یا آن‌ها را کنترل کنند.

دین و همکارانش در آزمایشگاه یک روش ساده برای ساخت گرافن ابداع کردند که به فیزیکدانان کمک می‌کند ویژگی‌های بنیادین لایه‌های پیچ خورده گرافن و دیگر مواد ۲ بعدی را بهتر بررسی کنند. آن‌ها در بخشی از تحقیق خود نوشته اند از نوار‌های بلند گرافن به جای ورقه‌های مربعی شکل استفاده کردند تا دستگاه‌هایی بسازند که محققان بهتر بتوانند زاویه چرخش و میزان فشار را کنترل کنند.

دستگاه‌های گرافنی به طور معمول مانند ورقه‌های نازک به ضخامت یک اتم روی هم سوار می‌شود که ضخامت آن‌ها چند میکرومتر است. زاویه چرخش بین ورقه‌های گرافنی در یک مکان تثبیت می‌شود و ورقه‌ها را به سختی می‌توان رویهم قرار داد.

اما استفاده از نوار کار‌ها را آسان‌تر می‌کند. تحقیق آزمایشگاهی جدید نشان می‌دهد با اندکی فشار می‌توان نوار گرافنی در وضعیتی پایدار خم و سپس در حدود یک ثانیه آن‌ها را دوباره صاف کرد. این امر به اختلاف مداوم زاویه چرخش بین دو ورقه منجر می‌شود که حدود صفر تا ۵ درجه در طول دستگاه است، به این ترتیب هیچ حباب یا چروک تصادفی ایجاد نمی‌شود.

به گفته محققان با کمک این روش دیگر نیازی نیست ۱۰ دستگاه جداگانه با ۱۰ زاویه مختلف برای بررسی‌ها و آزمایش‌ها ساخته شود. همچنین با کمک این روش می‌توان فشار را کنترل کرد. حال آنکه در دستگاه‌های ساخته شده قبلی چنین امکانی وجود نداشت.