การกระเจิงอิเล็กตรอน – อิเล็กตรอนของ Umklapp ใน superlattices moiré ที่เรียกว่าชั้นที่เรียงกันของวัสดุ 2D อาจทำให้ความคล่องตัวในอุณหภูมิสูงของตัวพาประจุลดลง นั่นคือบทสรุปของการศึกษาใหม่โดยนักวิจัยในสหราชอาณาจักร สหรัฐอเมริกา และญี่ปุ่น ซึ่งกล่าวว่าผลกระทบดังกล่าวจะจำกัดการใช้งานที่เป็นไปได้ของวัสดุที่มีความสำคัญทางเทคโนโลยีเหล่านี้ในอุปกรณ์เคลื่อนที่สูง
ที่ทำงานที่อุณหภูมิห้อง อย่างไรก็ตาม
ปัญหาสามารถแก้ไขได้ด้วยการจัดวางผิดแนวหรือบิดเลเยอร์ 2D ที่สัมพันธ์กันทีมวิจัยซึ่งนำโดยVladimir Fal’koและAndre Geimแห่งNational Graphene Institute แห่งมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ในสหราชอาณาจักรอธิบาย เป็นกลไกที่แท้จริงเพียงอย่างเดียวที่ช่วยให้อิเล็กตรอนสามารถถ่ายโอนโมเมนตัมไปยังโครงผลึกได้ แต่เป็นการยากที่จะวัดในการทดลองเพราะมักถูกปกปิดโดยปรากฏการณ์การกระจายตัวอื่นๆ
Fal’ko และเพื่อนร่วมงานได้แสดงให้เห็นว่าการกระเจิงของ Uee มีอิทธิพลเหนือคุณสมบัติการขนส่งของ superlattices ที่สร้างขึ้นโดยการวางชั้นของกราฟีนบนโบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยม (hBN) กระบวนการของ Uee ในโครงสร้าง heterostructure เหล่านี้นำไปสู่ความต้านทานเกินขนาดยักษ์ที่เติบโตอย่างรวดเร็วเมื่อระยะเวลาของ superlattice เพิ่มขึ้น ทำให้การเคลื่อนที่ของอุณหภูมิห้องลดลงมากกว่าระดับเมื่อเทียบกับอุปกรณ์กราฟีนธรรมดาที่ไม่ใช่ superlattice
‘Twistronics’ ปรับแต่งคุณสมบัติของวัสดุ 2 มิตินักวิจัยได้ออกแบบ superlattices ของพวกเขาโดยจัด graphene กับซับสเตรต hBN กระบวนการนี้ทำให้เกิดลวดลายมัวเรอันเป็นผลมาจากการขัดแตะของตาข่ายขนาดเล็ก (1.8%) ระหว่างวัสดุทั้งสอง Moiré lattice สร้างศักยภาพด้วยคาบเวลาประมาณ 15 นาโนเมตรเมื่อวัสดุทั้งสองอยู่ในแนวเดียวกันอย่างสมบูรณ์ และศักย์ของคาบนี้เปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของวัสดุอย่างมาก – เปลี่ยนจากเซมิคอนดักเตอร์ “zero-gap” เป็นวัสดุที่มีช่องว่างของแถบ .
ในเซมิคอนดักเตอร์แบบ zero-gap
วาเลนซ์อิเล็กตรอนและแถบการนำไฟฟ้าจะสัมผัสกันที่จุด Dirac ที่เรียกว่า ขณะที่เซมิคอนดักเตอร์ทั่วไปมีช่องว่างพลังงานระหว่างแถบ ที่จุด Dirac ความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานและโมเมนตัมของอิเล็กตรอนสามารถอธิบายได้ด้วยสมการ Dirac และคล้ายกับของโฟตอน โดยที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเชิงสัมพันธ์ที่สูงมาก
สิ่งสำคัญที่สุดอย่างหนึ่งที่จะเกิดขึ้นใน moiré superlattice คือการสร้างโซน Brillouin ขนาดเล็กรอบๆ จุด Dirac ขนาดของโซนนี้ขึ้นอยู่กับมุมที่ไม่ตรงแนวระหว่างกราฟีนและ hBN และระยะมัวเรที่เป็นผลลัพธ์ นักวิจัยกล่าวว่า เนื่องจากเขต Brillouin มีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับโลหะทั่วไป การกระเจิงของ Uee จึงเป็นผลที่โดดเด่นใน superlattices ของ graphene/hBN กล่าวโดยนักวิจัยซึ่งได้ผลลัพธ์จากการวัดความต้านทานของอุปกรณ์ superlattice ต่างๆ และอุปกรณ์ “อ้างอิง” ซึ่ง กราฟีนและ hBN มีเจตนาไม่ตรงแนวมากกว่า 15° อุปกรณ์นี้มีคาบมัวเรน้อยกว่า 3 นาโนเมตร
“การกระเจิงของ Uee ใน superlattices moiré ที่มีระยะเวลานานทำให้การเคลื่อนย้ายที่อุณหภูมิสูงภายในของตัวพาประจุของ graphene เสื่อมสภาพ” พวกเขารายงานในNature Physic s 10.1038 / s41567-018-0278-6 “สิ่งนี้จำกัดการใช้งานที่เป็นไปได้ของโครงสร้างเฮเทอโรโครงสร้าง graphene/hBN ที่ปลูกโดย epitaxially ซึ่งอยู่ในแนวเดียวกันสำหรับอุปกรณ์เคลื่อนที่สูงที่อุณหภูมิห้อง”
นักวิจัยแนะนำว่าคริสตัล 2D ที่สร้างโครงสร้าง
heterostructure ควรวางไม่ตรงหรือบิดเบี้ยวเพื่อให้เกิดการเคลื่อนที่ของพาหะสูงที่อุณหภูมิห้อง การวัดที่แม่นยำที่สุดของโมเมนต์ไดโพลไฟฟ้า (EDM) ของอิเล็กตรอนทำให้เกิดความสงสัยใน “การแยกสมมาตรยิ่งยวด” และทฤษฎีฟิสิกส์อื่นๆ ที่นอกเหนือไปจากแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาค การวัดซึ่งทำโดยนักฟิสิกส์ที่ทำงานเกี่ยวกับการทดลอง ACME ในสหรัฐอเมริกา ชี้ให้เห็นว่า EDM นั้นน้อยกว่า 1.1×10 −29 e ซม. เมื่อเทียบกับการวัดที่ดีที่สุดก่อนหน้านี้ที่ต่ำกว่า 10 −28 e ซม.
ผลลัพธ์มีนัยยะสำหรับนักฟิสิกส์ที่ทำงานที่ Large Hadron Collider (LHC) ของ CERN เพราะมันแสดงให้เห็นว่าอนุภาคใหม่ที่ต้องการอาจอยู่นอกเหนือขีดจำกัดพลังงานของ collider
เป็นที่ทราบกันดีว่าอิเล็กตรอนมีโมเมนต์ไดโพลแม่เหล็ก ซึ่งเป็นผลมาจาก “สปิน” ของอนุภาคหรือโมเมนตัมเชิงมุมภายใน อย่างไรก็ตาม ความสมมาตรของการย้อนเวลา – ข้อกำหนดที่ฟิสิกส์จะเหมือนกันสำหรับเวลาที่วิ่งไปข้างหน้าและข้างหลัง – ห้ามไม่ให้อิเล็กตรอนมี EDM ด้วย โมเมนต์ไดโพลแม่เหล็กถูกกำหนดโดยการหมุนของประจุ ดังนั้นทิศทางของมันจึงกลับด้านหากเวลาถอยหลัง แต่เนื่องจาก EDM ถูกกำหนดโดยการกระจายประจุภายในอิเล็กตรอน ซึ่งไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้การย้อนเวลา อิเล็กตรอนจึงไม่สามารถมีทั้ง EDM และโมเมนต์ไดโพลแม่เหล็ก
ความสมมาตรการย้อนเวลาเป็นหลักการของแบบจำลองมาตรฐานที่ง่ายที่สุด ดังนั้นการวัด EDM ใดๆ จะชี้ไปที่ฟิสิกส์ใหม่ รุ่นมาตรฐานบางรุ่นอนุญาตให้มีการย้อนเวลาได้บางส่วน แต่จะส่งผลให้ EDM มีขนาดเล็กกว่าประมาณ 10 −39 e ซม. นี้จะเป็นเรื่องยากมากที่จะวัดผลการทดลอง อย่างไรก็ตาม บางแบบจำลองที่พยายามอธิบายฟิสิกส์นอกเหนือจากแบบจำลองมาตรฐานจะทำนาย EDM ที่ใหญ่กว่ามากสำหรับอิเล็กตรอน และสามารถทดสอบการคาดการณ์เหล่านี้ได้ในห้องปฏิบัติการ
ขีดจำกัดล่าง
ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา การทดลองหลายครั้งได้ลดขีดจำกัดสูงสุดของ EDM บันทึกก่อนหน้านี้ที่ต่ำกว่า 10 −28 e ซม. ตั้งขึ้นในปี 2013 โดยนักฟิสิกส์ที่ทำงานในการทำงานร่วมกันของ ACME ซึ่งนำโดยDavid DeMilleจาก Yale University, Gerald Gabrielseจาก Northwestern University และJohn Doyleที่ Harvard University
Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>ป๊อกเด้งออนไลน์ ขั้นต่ำ 5 บาท
