Anglies nanovamzdeliai atveria naujas galimybes

Tyrėjai iš Kopenhagos universiteto Nanomokslo centro Nilso Boro institute (Danija) kartu su kolegomis iš Japonijos aptiko, jog plonuose grafito vamzdeliuose elektronai pasižymi ypatinga judėjimo ir savo vidinio magnetinio lauko, dar vadinamu sukiniu, sąveika. Šis atradimas leidžia visiškai kitaip pažvelgti į elektronų sukinių valdymą – prognozuojamas kokybinis šuolis kuriant sukinių pagrindų veikiančią nanoelektroniką. Tokios svarbos rezultatai išspausdinti prestižiniame „Nature Physics“ žurnale.

Anglis yra nepaprastai įvairiapusis elementas. Ji yra pagrindinė gyvų organizmų statybinė medžiaga, viena iš gražiausių ir kiečiausių medžiagų, aptinkama deimanto pavidalu, bei paprasčiausias grafitas, naudojamas pieštukams gaminti. Anglis taip pat turi milžinišką potencialą kompiuterių pramonėje, mat 2004 metais laboratorijoje pirmąkart stebėtas darinys, sudarytas iš dvimačio vieno atomo storio grafito sluoksnio, sulaukė fizikos Nobelio premijos įvertinimo. Turbūt niekam nėra paslaptis, jog čia kalba eina apie perspektyvųjį grafeną.

Be įprastinio ir puikiai pažįstamo krūvio elektronai dar turi papildomą magnetinį lauką, vadinamą sukiniu. Paprasčiau yra įsivaizduoti, jog kiekvienas elektronas savyje turi mažytį magnetuką. Elektronų sukinių savybėmis gali būti paremtas ateities kompiuterinių lustų veikimas, tačiau tam, kad tai būtų įgyvendinta, tenka išspręsti sukinių valdymo ir matavimo sunkumus.

Plokščiuose grafito sluoksniuose elektronų judėjimas nepaveikia sukinių, todėl mažieji magnetukai orientuojasi atsitiktinėmis kryptimis. Nenuostabu, jog iš pat pradžių grafitas nebuvo laikomas tinkamu kandidatu sukinių pagrindu veikiančiai elektronikai kurti.

„Vis dėlto mūsų rezultatai parodė, jog jeigu grafito sluoksnis yra sulenkiamas taip, jog iš jo išeitų kelių nanometrų skersmens vamzdelis, atskirų elektronų sukiniai staiga yra paveikiami elektronų judėjimo, – aiškina Tomasas Sandas Jespersenas (Thomas Sand Jespersen) ir Kasparas Rasmusenas (Kasper Ramussen) iš Nanomokslo centro Nilso Boro institute. – Kuomet nanovamzdelio elektronai yra toliau verčiami judėti paprasčiausiais apskritimais aplink vamzdelį, tada visi sukiniai ima ir išsirikiuoja vamzdelio kryptimi“.

Anksčiau buvo manoma, kad šis reiškinys gali pasireikšti tik išskirtiniais vieno elektrono atvejais idealiame anglies nanovamzdelyje, patalpintame vakuume – tokias sąlygas nepaprastai sudėtinga sukurti tikrovėje. Tačiau šis mokslininkų tyrimas rodo, jog sukiniai tvarkingai išsirikiuoja ir bendru atveju, be to, šiam reiškiniui neturi įtakos elektronų skaičius ar tai, kad realūs anglies nanovamzdeliai visada turės defektų ir priemaišų.

Sąveika tarp elektronų judėjimo ir jų sukinių buvo išmatuota nanovamzdeliu paleidžiant srovę. Kadangi nanovamzdelyje galima tiksliai reguliuoti elektronų skaičių, tyrėjai teigia, kad jie sugebėjo parodyti, kaip galima kontroliuoti reiškinio stiprį arba jį visiškai panaikinti pasirenkant tinkamą elektronų skaičių. Tai atveria daugybę naujų galimybių sukinių valdymui ir taikymui nanoelektronikoje.

Kituose medžiagose, pavyzdžiui, aukse, elektronų judėjimas taip pat turi didelę įtaką sukinių orientacijai, tačiau kadangi judėjimas yra netvarkingas, valdyti elektronų sukinius tampa labai sudėtinga. Anglis iš kitų medžiagų išsiskiria visiškai unikaliomis savybėmis, kurios neabejotinai pakeis ateities technologijų veidą

   

Facebook komentarai