لبرت اینشتین، پل دیراک و دیگر فیزیکدانان در گذشته براى نوشتن جزئیات فرضیه هایشان در مورد نسبیت و مکانیک کوانتومى از مداد استفاده مى کردند. اکنون وارثان مدرن آنها براى اثبات آن تئورى ها از نوک مداد به شیوه اى دیگر استفاده مى کنند، شیوه بالقوه اى که ممکن است راه را به سمت نوع کاملاً جدیدى از الکترونیک نشان دهد.در واقع نوک مداد از جنس گرافیت است: یک کانى کربن دار که وقتى بر روى کاغذ کشیده مى شود نوشته را از خود بر جاى مى گذارد. این نوشته به دلیل آن است که لایه هاى اتمى به سادگى جدا مى شوند. این امر همچنین بدین معنى است که گرافیت هادى بسیار خوبى براى جریان برق است. سال گذشته، «آندره گیم» از دانشگاه منچستر انگلیس با استفاده از نوار چسب به برداشتن لایه هاى گرافیت پرداخت تا آن را به لایه اى که فقط یک اتم ضخامت داشت تبدیل کرد. آنها این لایه بسیار نازک گرافیتى را «گرافین» نامگذارى کردند. این ماده دوبعدى هنوز قابلیت هدایت برق را داشت که دلیل آن هم الکترون هاى شناور در ساختار لانه زنبورى اتم هاى کربن است. اما این الکترون ها برخى خواص غیرمعمول را نشان مى دادند. گروه گیم مشاهده کرد که حرکت این الکترون ها حتى در دماى بسیار پائین کند نمى شد. در اصل، الکترون ها به گونه اى رفتار مى کردند مثل اینکه فاقد جرم و یا به عبارت دقیق تر «جرم سکون» (Rest Mass) بودند. جرم سکون عبارتى است که در نسبیت خاص به کار برده مى شود. این موضوع همچنین بدین معنى است که گرافیت _یا حداقل نوع دوبعدى آن _ عمل هدایت جریان را هیچگاه متوقف نمى کند. محققین این ذرات نسبیت کاذبى (pseudo-relativistic) را «فرمیون هاى بدون جرم دیراک» نامگذارى کردند. آنها ثابت کردند که این ذرات در مقایسه با الکترون هاى موجود در سایر نیمه هادى ها به مراتب سریع تر حرکت مى کنند. بدین ترتیب این ذرات با معادله معروف E=Emc2 مطابقت داشته و از آن پیروى مى کنند (با سرعت واقعى شان یعنى ??? بار کمتر از سرعت نور جایگزین C مى شوند). فیزیکدانان دانشگاه کلمبیا به سرپرستى «فیلیپ کیم» این یافته ها را به طور مستقل تائید کرده و همچنین دریافتند که الکترون هاى بى جرم پیش بینى هاى اثر Hall را تائید مى کنند. (ادوین هال در سال ???? ثابت کرد که اگر یک میدان مغناطیسى در زاویه قائمه به یک ماده هادى اعمال شود، ولتاژى ایجاد مى شود که عمود بر جریان عادى موجود در آن ماده است.) این اثر در سطح کوانتومى نیز قابل اعمال است. بر اساس مطالعات هر دو گروه، این دقیقاً چگونگى عملکرد و رفتار الکترون هاى بى جرم در گرافین است. نهایتاً «کیم» مى نویسد هر چند که تحقیقات بیشترى نیاز است ولى این یافته ها ممکن است به کاربردهاى جدیدى در دستگاه هاى الکترونیک کربنى و الکرونیک-مغناطیسى منتهى شوند. همچنین این بدان معنى است که مى توان از گرافیت بر جاى مانده از یک مداد که به یک لایه به ضخامت یک اتم چسبانده شده براى اثبات فرضیه هایى که فیزیکدانان گذشته با خط بد نوشتند استفاده کرد.
نوشته شده توسط
مهدی
86/10/6:: 12:48 عصر
|
() نظر