الکترون‌ها جرم خود را بین صفحات کربن از دست می‌دهند

چهارشنبه ٢۱ تیر ۱۳٩۱
٢:٤٩ ‎ب.ظ
پرویز برومندنژاد

دو تیم از فیزیکدانان، اخیرا رفتارهای جدید و نامتعارفی در مورد صفحات متشکله از اتم‌های کربی را کشف کرده اند. 
بر اساس گزارش آخرین شماره از خبرنامه فضای نانو، این دو تیم نشان دادند که حرکت الکترون‌ها در بین صفحاتی از کربن به گونه‌ای است که گویی جرم سکون آنها صفر است. 
آنها همچنین یک حد آستانه کم هدایت و یک حالت غیرمعمول از اثر کوانتومی هال را در این صفحات مشاهده کرده اند. 
سال گذشته آندره ژیم و همکارانش در دانشگاه منچستر انگلستان و انستیتو فناوری و الکترونیک در چرنوگلوکای روسیه نشان دادند که چگونه صفحات گرافن را می‌توان از گرافیت ساخت. 
اکنون ژیم و همکارانش در منچستر و چرنوگلوکا و دانشگاه رادبوند در هلند و همچنین گروه فلیپ کیم و همکارانش به طور مستقل در دانشگاه کلمبیا و نیویورک ویژگی‌های الکترونی این شکل جدید از کربن را شرح داده و کشف کردند که می‌تواند یک رسانای بسیار خوب باشد. 
بر این اساس آنها دریافتند که الکترون‌ها در گرافن رفتار مشابهی با ذرات نسبیتی نشان می‌دهند این الکترون‌ها با سرعت ‪۱۰‬متر بر ثانیه حرکن می کنند. 
با اینکه این سرعت ‪۳۰۰‬هزار برابر کمتر از سرعت نور در خلا می‌باشد اما با این حال بسیار بیشتر از سرعت حرکت الکترون در رساناهای متداول است. 
علاوه بر این رفتار الکترون‌ها در رساناهای معمولی با استفاده از مکانیک کوانتومی، غیر نسبیتی توصیف می‌شود در حالیکه این الکترون‌های داخل گرافن را باید ذرات نسبیتی که فرمیون‌های بدون جرم دیراک نامیده می شوند در نظر گرفت. 
دو تیم همچنین یک اثر جدید نیمه صحیح کوانتومی هال را مشاهده کردند که مشابه نسبیتی اثر کوانتومی هال صحیح است که برای الکترون‌های آزاد در سیستم‌های نیم رسانا مشاهده شده است. 
اثر کوانتومی هال متفاوت از اثر کوانتومی کلاسیک است این اثر هنگامی مشاهده می‌شود که جریانی در یک ماده در حضور یک میدان مغناطیسی وجود داشته باشد در اثر هال کلاسیک ولتاژی بوجود می‌آید که عمود بر جریان و همچنین عمود بر میدان مغناطیسی است. 
در نهایت دو تیم متوجه شدند که هیچگاه رسانش الکتریکی گرافن کمتر از یک مقدار مشخص نمی‌شود حتی هنگامی که هیچ الکترون متحرکی در بین لایه‌های گرافیت موجود نباشد. 
ژیم می‌گوید: این کاملا غیرمنطقی است زیرا در تمام سیستم‌های دیگر هنگامی که هیچ حامل باری وجود نداشته باشد رسانش از بین می‌رود. 
وی می‌افزاید: این آزمایش‌ها نشان می‌دهند که گرافن تنها یک ماده هوشمند نیست گرافن بسیار شگفت انگیز است و می‌تواند امیدی منطقی برای یک سیستم آزمایشی جدید باشد. 
در حقیقت مطالعات گذارهای الکترون در گرافن به ما امکان دستیابی عملی به فیزیک غنی و ظریف الکترودینامیک کوانتومی را بر روی میز آزمایش ماده چگال فراهم آورد


موضوعات مرتبط:
برچسب‌ها: مقالات
تمامی حقوق این وب سایت متعلق به 💻بینهایت💻 است. || پرویز برومند نژاد