آیا شکل فیزیکی کریستالها میتواند جریان برق را کنترل کند؟
مروری کوتاه بر خبر
- دانشمندان با روش جدید «نانومجسمهسازی» دستگاههای سهبعدی از کریستالها ساختند.
- این روش با پرتو یونی متمرکز، امکان برش مواد بلوری با دقت زیر میکرونی را فراهم میکند.
- ساختارهای مارپیچی ساختهشده از یک بلور مغناطیسی، جریان الکتریسیته را در یک جهت آسانتر عبور دادند.
- اثر دیودی مشاهدهشده با تغییر مغناطیس یا جهت مارپیچ قابل معکوس شدن بود.
- شکل فیزیکی دستگاه به طور مستقیم بر نحوه حرکت الکترونها تأثیر میگذارد.
- این فناوری میتواند راه را برای قطعات الکترونیکی کممصرف و قدرتمندتر هموار کند.
پژوهشگران با توسعه یک روش ساخت جدید به نام «نانومجسمهسازی»، موفق به ایجاد دستگاههای الکترونیکی سهبعدی از مواد بلوری شدهاند. این روش که با استفاده از یک پرتو یونی متمرکز و با دقت بسیار بالا انجام میشود، نشان داده که شکل فیزیکی یک قطعه میتواند به طور مستقیم بر چگونگی عبور جریان الکتریسیته در آن تأثیر بگذارد. این کشف میتواند تحولی در طراحی نسل آینده قطعات الکترونیکی ایجاد کند.
برش دقیق با پرتو یونی متمرکز
در مطالعهای که در نشریه Nature Nanotechnology منتشر شده، پژوهشگران چالشهای موجود در ساخت دستگاههای سهبعدی را با روشی جدید برطرف کردهاند. آنها از یک پرتو یونی متمرکز استفاده کردند که قادر به برش مواد با دقت زیر میکرونی است. این فرآیند که شبیه به مجسمهسازی است، امکان ساخت تقریباً از هر ماده بلوری را فراهم میکند. این سطح از کنترل، محدودیتهای روشهای قبلی در انتخاب مواد و حفظ کیفیت را از بین میبرد.
ایجاد اثر دیودی با هندسه مارپیچی
برای نمایش قابلیتهای این روش، تیم پژوهشی نانودستگاههای مارپیچی را از بلور مغناطیسی Co3Sn2S2 ساختند. بر اساس ویژگیهای این ماده، انتظار میرفت که هندسه پیچخورده، یک اثر انتقال الکتریکی غیرمتقارن (اثر دیودی) ایجاد کند. آزمایشها این پیشبینی را تأیید کرد. جریان الکتریکی در یک جهت آسانتر جریان یافت و این اثر با تغییر مغناطیسسازی یا تغییر جهت مارپیچ، قابل معکوس شدن بود. همچنین تعاملی معکوس مشاهده شد، به طوری که پالسهای الکتریکی قوی میتوانستند مغناطیسسازی ساختار را تغییر دهند.
تأثیر مستقیم شکل بر حرکت الکترونها
پژوهشگران با مقایسه مارپیچهای مختلف، اثر دیودی مشاهدهشده را به پراکندگی نامتقارن الکترونها در امتداد دیوارههای خمیده و کایرال دستگاهها نسبت دادند. این یافتهها نشان میدهد که خود هندسه فیزیکی میتواند به عنوان یک ابزار طراحی قدرتمند عمل کند. مکس بیرچ، نویسنده اول این مطالعه، گفت: «با در نظر گرفتن هندسه به عنوان منبعی برای شکست تقارن، میتوانیم عدم تقارن الکتریکی را در سطح دستگاه مهندسی کنیم.»
افقهای جدید در طراحی الکترونیک
یوشینوری توکورا، سرپرست گروه پژوهشی، افزود این رویکرد جدید امکان طراحی دستگاههایی را فراهم میکند که حالتهای الکترونیکی پیچیده را با انحنای مهندسیشده ترکیب میکنند. این همگرایی فیزیک مواد و نانوساخت، میتواند به معماریهای عملکردی جدیدی برای فناوریهای آینده در حوزههای حافظه، پردازش منطق و حسگرها منجر شود و مسیر را برای قطعات الکترونیکی کممصرف و قدرتمندتر هموار کند.
منبع: رکنا
اخبار علم و فناوری