شبکه‌های دو‌بعدی آلی برای برنامه‌های اسپینترونیک و محاسبات کوانتومی

تاریخ : ۲۲ فروردین, ۱۳۹۵

تعداد بازدید : ۵۶۷

0 امتیاز از 0 رای
نسخه چاپی
موضوعات :

محققان سنگاپوری موسسه ای‌استار راهی برای ساخت عایق‌های توپولوژیکی یافتند. در این روش به جای کریستال‌های غیر‌آلی سمی، از کمپلکس‌های آلی مسطح استفاده شده است. عایق‌های توپولوژیکی دسته جدیدی از مواد اسپین فعال هستند.

ساختار بلوری منحصر به فرد عایق‌های توپولوژیکی باعث می‌شود در همه جا به جز لبه‌ها عایق باشند. از آن‌جا که رسانایی این مواد به صورت ناپیوسته و روی سطح است، عبور جریان از آن‌ها ویژگی‌های خاصی به دست می‌دهد. به عنوان مثال، می‌توان اسپین‌ الکترون‌ها را هم‌جهت کرد و با جفت کردن اسپین‌ها و مدار‌ها، بدون نیاز به آهن‌ربای خارجی، میدان مغناطیسی اسپینترونیک تولید کرد.
بسیاری از عایق‌های توپولوژیکی با لایه‌برداری از مواد معدنی غیر‌آلی، مانند تلورایدها و سلنایدهای بیسموت‌، توسط نوارهای چسبنده، ساخته می‌شوند. عمل لایه‌برداری آن‌قدر تکرار می‌شود تا ورق‌های تخت دو‌بعدی ساخته شوند. این ورق‌ها خواص بهتری در مقایسه با کریستال‌های بی‌شکل دارند، اما لایه‌برداری مکانیکی تکرارپذیر نیست.
شووانگ یانگ از مرکز محاسبات موسسه‌ی ای‌استار می‌گوید: « ما عایق‌های توپولوژیکی را بر اساس کمپلکس‌های کوئوردینانسی آلی بررسی کردیم، چرا که این سازه‌ها برای سنتز شیمیایی از مواد معدنی مناسب‌ترند.»
کمپلکس‌های کوئوردینانسی آلی ترکیباتی هستند که از اتصال متقارن لیگاند‌ها که مولکول‌های آلی هستند، در اطراف یک اتم فلز مرکزی ایجاد می‌شوند. یانگ و همکارانش، کمپلکس‌های کوئوردینانسی آلی شکل‌پایا را انتخاب خوبی برای روش خود معرفی کردند. لیگاند‌های این ترکیبات از حلقه‌های آروماتیک کوچک و سخت ساخته شده‌اند. محققان از فلزات واسطه برای اتصال این سلول‌های واحد آلی و ایجاد حلقه‌های بزرگتر به نام « ماکروسیکل » استفاده کردند و ‌توانستند شبکه‌های دوبعدی توسعه یافته با تحرکپذیری الکترونی بالا بسازند.
تعیین شبکه‌های آلی دوبعدی با خواص عایق توپولوژیکی مطلوب تنها به کمک آزمایش، ‌دشوار است. به همین دلیل یانگ و همکارانش با ترکیبی از محاسبات کوانتومی و شبیه‌سازی، فعالیت الکترونیکی کمپلکس‌های آلی شکل‌پایای مختلف را بررسی کردند. محققان به دنبال دو عامل کلیدی در شبیه‌سازی خود بودند: لیگاند‌هایی که توانایی از دست دادن الکترون در صفحه را داشته باشند، مانند گرافن، و جفت‌شدگی قوی اسپین‌ها و ‌مدار‌ها بین گره‌های فلز انتقالی مرکزی و لیگاندها.
خانواده‌ی جدید عایق‌های توپولوژیکی آلی ماکروسیکل‌های لانه‌زنبوری دو‌بعدی دارد و از حلقه‌های تری‌فنیل، فلزات پالادیوم یا پلاتین، و گروه‌های اتصال آمینویی تشکیل شده است. با داشتن ویژگی‌های کوانتومی بارز و ثبات نظری بالا ممکن است کمپلکس‌های آلی به عنوان عایق‌های توپولوژیک در دنیای واقعی استفاده شوند.
به گفته‌ی یانگ، ساخت این مواد آسان‌تر و ارزان‌تر از انواع معدنی مشابه است. همچنین مستقیما بر روی سطوح نیمه‌هادی قابل مونتاژ می‌باشند، که کاربرد آن‌ها در زمینه‌ی نانوالکترونیک را افزایش می‌دهد.

منبع : http://phys.org/news/2015-09-two-dimensional-lattices-spintronic-quantum-applications.html

نظر شما
نظرسنجی

کتاب‌های‌ معرفی‌ شده در سایت را چگونه ارزیابی‌ می‌کنید؟