กราฟีน bilayer bilayer แบบบิดเบี้ยวสามารถทำให้เป็นตัวนำยิ่งยวดโดยเพียงแค่บีบสองชั้นให้ชิดกันมากขึ้น – ตามที่ทีมนักฟิสิกส์ระดับนานาชาติ การสังเกตผลกระทบยืนยันการคาดการณ์ที่สำคัญเกี่ยวกับสาเหตุของปรากฏการณ์อิเล็กตรอนที่มีความสัมพันธ์ใน bilayer graphene และอาจช่วยไขปริศนาของตัวนำยิ่งยวดแหกคอกได้ กราฟีนเป็นแผ่นคาร์บอนที่มีความหนาเพียงอะตอมเดียว
คุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ที่โดดเด่น
ของมันได้ดึงดูดนักฟิสิกส์เนื่องจากวัสดุอิสระถูกแยกออกครั้งแรกในปี 2547 ในขณะที่มีการทำงานมากมายเกี่ยวกับคุณสมบัติของอิเล็กตรอนภายในแผ่นกราฟีน นักวิจัยก็เริ่มให้ความสนใจเช่นกัน ในการมีเพศสัมพันธ์แบบอ่อนที่เกิดขึ้นระหว่างอิเล็กตรอนในไบเลเยอร์ของกราฟีน อันที่จริงแล้วPhysics World 2018 Breakthrough of the Yearตกเป็นของ Pablo Jarillo-Herrero จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์และเพื่อนร่วมงานที่แสดงให้เห็นว่าคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของ bilayer ได้รับอิทธิพลอย่างมากจากการวางแนวที่สัมพันธ์กันของแผ่นกราฟีนสองแผ่น
ผลกระทบนี้คาดการณ์ไว้เมื่อหลายปีก่อนโดยทีมอิสระในชิลีและสหรัฐอเมริกา ซึ่งคำนวณว่าเมื่อสองชั้นถูกบิดโดย “มุมมหัศจรรย์” ประมาณ 1.1° ที่สัมพันธ์กันจะเกิด “แถบแบน” ซึ่งพลังงานจลน์ ของอิเล็กตรอนเกือบจะเป็นอิสระจากโมเมนตัม
“สิ่งแปลกใหม่”นักฟิสิกส์เรื่องย่อCory Deanแห่งมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย อธิบายว่าสิ่งนี้อาจมีเอฟเฟกต์แปลก ๆ “ในวัสดุปกติ พฤติกรรมของอิเล็กตรอนที่มีพลังงานมากที่สุดมักจะถูกกำหนดโดยพลังงานจลน์ และพวกมันไม่สนใจอิเล็กตรอนตัวอื่น” เขาอธิบาย “แต่ถ้าวงแบนมาก แม้แต่อิเล็กตรอนที่มีพลังมากที่สุดก็มีพลังงานจลน์ต่ำมาก ในกรณีนั้น ระบบจะถูกครอบงำโดยพลังงานปฏิสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอนกับอิเล็กตรอนมากขึ้น ระบบมักจะทำสิ่งที่แปลกใหม่เพื่อลดพลังงานปฏิสัมพันธ์นั้นให้เหลือน้อยที่สุด”
กราฟีนมักเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีมาก
แต่ในปี 2018 กลุ่มของ Jarillo-Herrero ได้แสดงให้เห็นว่าเมื่อแถบแบนราบเต็มไปด้วยอิเล็กตรอนพอดี bilayer จะมีพฤติกรรมเหมือนฉนวน นักวิจัยเชื่อว่าสิ่งนี้มาจากการแปลอิเล็กตรอนโดยปฏิสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอนกับอิเล็กตรอนระหว่างชั้นกราฟีน นอกจากนี้ โดยการฉีดหรือดึงอิเล็กตรอนออกจากฉนวนที่มีความสัมพันธ์กันนี้ พวกมันสามารถผลิตตัวนำยิ่งยวดที่เจือด้วยอิเล็กตรอนหรือเจือเป็นรูตามลำดับ
คุณสมบัติหลายประการของตัวนำยิ่งยวดนี้ เช่น ความใกล้ชิดกับสถานะฉนวน มีความคล้ายคลึงกันอย่างเห็นได้ชัดกับตัวนำยิ่งยวดประเภท II เช่น cuprates และ pnictides ค้นพบในปี 1986 วัสดุเหล่านี้มีความสนใจทางเทคโนโลยีอย่างมากเนื่องจากยังคงเป็นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิค่อนข้างสูงและความเข้มของสนามแม่เหล็ก
การเปลี่ยนแปลงอย่างเป็นระบบกลไกของตัวนำยิ่งยวดประเภท II ยังคงเข้าใจยาก ส่วนหนึ่งเป็นเพราะวัสดุนั้นยากต่อการศึกษาอย่างเป็นระบบ “ถ้าคุณต้องการเปลี่ยนแปลงอะไรในระบบ เช่น ยาสลบหรือค่าคงที่ขัดแตะ คุณต้องสร้างวัสดุใหม่ทั้งหมด” Dean อธิบาย “จากนั้นคุณก็จมอยู่กับการโต้เถียงว่ามีอะไรเปลี่ยนแปลงไปบ้าง” มีความพยายามที่ซับซ้อนในการเพิ่มประสิทธิภาพวัสดุประเภท II และอาจผลิตตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิห้อง
ตอนนี้ Dean และเพื่อนร่วมงานในสหรัฐอเมริกาและญี่ปุ่นได้ผลิตตัวอย่าง bilayer graphene หลายตัวอย่าง ซึ่งบางตัวอย่างมีมุมบิด 1.1°; บางส่วนมีมุมบิดมากขึ้น ตามที่คาดไว้ ตัวอย่างที่มีมุมบิด 1.1° แสดงความเป็นตัวนำยิ่งยวดก่อนที่จะถูกบีบอัด ในขณะที่ตัวอย่างที่มีมุมบิดมากกว่าไม่ได้แสดง อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้แรงกดกับตัวอย่างที่มีมุมบิดมากกว่า 1.1° สารสองชั้นจะกลายเป็นตัวนำยิ่งยวด
‘กราฟีนมุมมหัศจรรย์’ ทำตัวเหมือนตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง
คณบดีอธิบายว่าค่าของมุมเวทย์มนตร์นั้นสัมพันธ์กับธรรมชาติของคัปปลิ้งระหว่างเลเยอร์ ซึ่งเปลี่ยนแปลงโดยการบีบอัดไบเลเยอร์ที่ความดันมากกว่า 10,000 atm ยั่วเย้าอุณหภูมิวิกฤตของตัวนำยิ่งยวดก็เพิ่มขึ้นเล็กน้อยจาก 1 K เป็น 3 K ซึ่งสอดคล้องกับการคาดการณ์ทางทฤษฎีว่าอุณหภูมิวิกฤตของตัวนำยิ่งยวดเพิ่มขึ้นอย่างเป็นระบบด้วยมุมเวทย์มนตร์และความดัน – แต่ Dean กล่าวว่า “จำเป็นต้องถูกต้อง ทดสอบแล้ว”
อันที่จริง Dean กล่าวว่า Bilayers ที่ถูกบีบอัดเป็นแพลตฟอร์มที่มีประโยชน์สำหรับการตรวจสอบตัวนำยิ่งยวดประเภท II: “[เรามี] แสดงให้เห็นว่าระบบเหล่านี้ปรับแต่งได้อย่างไม่น่าเชื่อ เราสามารถเปลี่ยนจากตัวนำยิ่งยวดเป็นโลหะไปจนถึงสถานะฉนวนในช่วงอุณหภูมิ ความดัน และสนามแม่เหล็กขนาดใหญ่ได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนองค์ประกอบ นั่นอาจทำให้ตัวนำยิ่งยวดประเภทนี้เป็นปัญหาที่ติดตามได้ง่ายขึ้นมาก”
“ฉันคิดว่ามันเป็นผลลัพธ์ที่สำคัญมาก” จาริลโล-เอร์เรโรกล่าว “อย่างแรกเลย การเป็น [การทดลอง] ครั้งแรกที่ยืนยันผลลัพธ์ของเรา ทำให้ทุกคนมีความน่าเชื่อถือ ประการที่สอง แม้ว่าการปรับจูนด้วยแรงกดดันจะทำได้ยาก และฉันไม่แน่ใจว่าจะมีกลุ่มอื่นอีกกี่กลุ่มที่จะติดตาม แต่มันให้โอกาสมากมายในการนึกถึงการทดลองเสริมและนำไปใช้กับระบบ 2D อื่นๆ”
ความท้าทายความอดทนสมาชิกของทีมวิจัยได้พัฒนาเซ็นเซอร์ที่สวมใส่ได้มาก่อน เช่น รอยสักชั่วคราวเพื่อตรวจสอบโลหะในเหงื่อหรือการเต้นของหัวใจ คลื่นสมอง และการหดตัวของกล้ามเนื้อ แต่ไม่มีอุปกรณ์ใดที่ถูกสร้างขึ้นเพื่อรับมือกับความยากลำบากในการสะสมเหงื่อในสภาพแวดล้อมทางน้ำหรือที่แห้งแล้ง เมื่อว่ายน้ำ อาจเป็นเรื่องยากที่จะไม่ปล่อยให้น้ำจากสระหรือทะเลปนกับเหงื่อในเซ็นเซอร์ ในขณะเดียวกัน บนบก เหงื่อสามารถระเหยได้อย่างรวดเร็วเมื่ออากาศร้อนและแห้ง
เพื่อเอาชนะความท้าทายเหล่านี้ Rogers และเพื่อนร่วมงานได้สร้างอุปกรณ์ที่บางและยืดหยุ่นได้เพื่อติดตามเหงื่อ ประกอบด้วยช่องสัญญาณไมโครฟลูอิดิกที่วางในรูปแบบคดเคี้ยวแบบวงกลม พร้อมด้วยโมดูลอิเล็กทรอนิกส์ที่มีเสาอากาศแบบวงแหวนแม่เหล็กที่ยืดหยุ่นได้ เซ็นเซอร์อุณหภูมิแบบไร้สายขนาดเล็ก ส่วนประกอบการสื่อสารระยะใกล้ และไดโอดเปล่งแสงสำหรับการแจ้งเตือนผู้ใช้
อุปกรณ์สวมใส่ได้ซึ่งไม่ต้องใช้แบตเตอรี่หรือเทคโนโลยีไร้สาย สามารถรวบรวมข้อมูลแบบเรียลไทม์เกี่ยวกับการสูญเสียเหงื่อ อัตราเหงื่อ ความเข้มข้นของคลอไรด์ และอุณหภูมิของผิวหนัง ข้อมูลนี้สามารถอ่านได้โดยการแตะที่สมาร์ทโฟนที่ติดตั้งเทคโนโลยีการสื่อสารระยะใกล้ ซึ่งช่วยให้สามารถถ่ายโอนข้อมูลได้โดยไม่ต้องเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต
Jonathan Reeder สมาชิกในทีมอธิบายว่า “ต่อมเหงื่อใต้อุปกรณ์ทำหน้าที่เป็นเครื่องสูบน้ำที่ดันเหงื่อเข้าไปในช่องไมโคร “สารให้สีจำนวนเล็กน้อยถูกวางที่จุดเริ่มต้นของไมโครแชนเนล ซึ่งย้อมเหงื่อเป็นเฉดสีม่วงที่สอดคล้องกับความเข้มข้นของคลอไรด์ อัตราเหงื่อและการสูญเสียเหงื่อสามารถกำหนดได้ด้วยการสังเกตจำนวนงูที่เต็มด้วยสายตา”
Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>เว็บสล็อตแตกง่าย
