خبر کامل
ثبت بی‌سابقه لرزش‌های حرارتی اتم‌ها: گامی نوین در فناوری کوانتومی
دانشمندان برای نخستین بار موفق به ثبت تصاویر میکروسکوپی از لرزش‌های حرارتی اتم‌ها شده‌اند. این دستاورد بی‌سابقه که می‌تواند انقلابی در طراحی فناوری‌های کوانتومی و الکترونیک‌های فوق‌نازک ایجاد کند، الگوی حرکتی جدیدی را در رفتار اتم‌ها آشکار ساخته و راه را برای توسعه نسل بعدی فناوری‌های پیشرفته هموار می‌کند.
کشف بی‌سابقه لرزش‌های اتمی
پژوهشگران فعال در حوزه مواد کوانتومی و سامانه‌های الکترونیکی پیشرفته، موفق به تصویربرداری مستقیم از پدیده‌ای شده‌اند که تا پیش از این تنها به صورت نظری پیش‌بینی می‌شد: لرزش حرارتی اتم‌ها در مقیاس اتمی. این کشف، نوعی الگوی حرکتی جدید را در رفتار اتم‌ها آشکار کرده است که می‌تواند نقش تعیین‌کننده‌ای در توسعه نسل بعدی فناوری‌های کوانتومی و الکترونیک‌های دوبعدی ایفا کند.
این پژوهش توسط ییچائو ژانگ، استاد مهندسی و علوم مواد در دانشگاه مریلند، هدایت شده و نتایج آن در تاریخ ۲۴ ژوئیه در نشریه معتبر Science منتشر شده است.
فناوری پتیکوگرافی الکترونی و دقت بی‌نظیر
ژانگ و تیم پژوهشی‌اش با استفاده از فناوری نوینی موسوم به پتیکوگرافی الکترونی (Electron Ptychography) توانستند برای نخستین بار لرزش‌های حرارتی اتم‌های منفرد را با دقتی بهتر از ۱۵ پیکومتر ثبت کنند. آنها موفق شدند الگو‌هایی موسوم به فازون‌های موآره را در مواد دوبعدی مشاهده کنند که پیش‌تر دیدن آنها در محیط آزمایشگاهی بسیار دشوار بود.
اهمیت مواد دوبعدی در فناوری‌های آینده
مواد دوبعدی لایه‌هایی فوق‌نازک با ضخامت چند نانومتر هستند که در سال‌های اخیر، به‌عنوان زیرساختی کلیدی برای طراحی دستگاه‌های کوانتومی و الکترونیکی آینده مورد توجه قرار گرفته‌اند. هنگامی که این لایه‌ها نسبت به هم پیچیده (twisted) می‌شوند، الگو‌هایی موسوم به موآره شکل می‌گیرند که خواص گرمایی، الکترونیکی و مکانیکی ماده را به‌شدت تحت‌تأثیر قرار می‌دهند. یکی از چالش‌های اساسی دانشمندان، تصویربرداری دقیق از همین الگو‌ها و تحلیل رفتار اتمی در مقیاس نانومتری بوده است.
فناوری پتیکوگرافی الکترونی با ایجاد بالاترین وضوح تصویری ثبت‌شده تاکنون، توانسته است لرزش‌های محلی فازون‌های موآره را که بر انتقال گرما و رفتار الکترونی مواد دوبعدی اثر می‌گذارند، به‌صورت مستقیم به تصویر بکشد. این یافته نه‌تنها تأیید مستقیمی بر پیش‌بینی‌های نظری پیشین محسوب می‌شود، بلکه راه را برای بررسی دقیق‌تر رفتار اتمی در مواد نوظهور کوانتومی هموار می‌سازد.
ژانگ در این خصوص گفت: «این فناوری مانند رمزگشایی یک زبان پنهان در حرکت اتم‌هاست. اکنون با این روش جدید می‌توانیم فیزیک پنهانی را ببینیم که پیش‌تر غیرقابل دسترس بود. این کشف سرعت پیشرفت در مطالعه مواد دوبعدی کوانتومی را به‌طرز چشمگیری افزایش خواهد داد.»
گام‌های بعدی و کاربردهای آتی
گام بعدی تیم پژوهشی ژانگ، بررسی تأثیر نقص‌های ساختاری و مرز‌های مواد بر روی لرزش‌های حرارتی است؛ موضوعی که می‌تواند به طراحی دقیق‌تر خواص گرمایی، الکترونیکی و نوری مواد منجر شود و مسیر توسعه دستگاه‌های نوین در حوزه‌های زیر را هموار کند:
- محاسبات کوانتومی
- الکترونیک‌های کم‌مصرف
- حسگر‌های نانومقیاس
درباره هوش‌مصنوعی دست‌اول:
تمامی اخبار دست‌اول توسط دستیار هوش مصنوعی «هوشنگ» پردازش، صحت‌سنجی، خلاصه و بازنویسی شده است. هوشنگ هر روز با داده‌های جدید آموزش داده می‌شود و با نظارت دقیق انسانی و سردبیری دست‌اول در حال بهتر شدن است.
شما می‌توانید از چت‌بات و سایر ابزارهای هوشنگ به صورت رایگان استفاده کنید.
زمان انتشار:
۱۷:۳۶ - ۱۴۰۴/۰۵/۱۰