అటానమస్ యూనివర్శిటీ ఆఫ్ మాడ్రిడ్ (UAM) నేతృత్వంలోని స్పానిష్ బృందం 11 కెల్విన్ కంటే తక్కువ మోట్ ఇన్సులేటర్‌ను చల్లబరచడం ద్వారా అల్ట్రాథిన్ పదార్థాలలో కొత్త క్వాంటం స్థితి ఏర్పడటాన్ని గమనించింది. ఈ అన్వేషణ, ప్రచురించబడింది నేచర్ కమ్యూనికేషన్స్సూపర్ కండక్టర్స్ మరియు తదుపరి తరం ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల అభివృద్ధిలో విప్లవాత్మక మార్పులు చేయగలదు, ఇది మెటీరియల్ సైన్స్‌లో మైలురాయిని సూచిస్తుంది.
అటానమస్ యూనివర్శిటీ ఆఫ్ మాడ్రిడ్ (UAM), IFIMAC, IMDEA నానోసైన్స్ మరియు యూనివర్శిటీ ఆఫ్ కాలాబ్రియా పరిశోధకుల బృందం మోట్ ఇన్సులేటర్ అని పిలువబడే ఒక రకమైన పదార్థాన్ని అధ్యయనం చేసింది, ఎందుకంటే దానిలోని ఎలక్ట్రాన్లు బలమైన పరస్పర చర్యల కారణంగా కదలలేవు. ఆశ్చర్యకరంగా, ఈ పదార్ధం 11 కెల్విన్ (-262.15 °C) కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతలకు చల్లబడినప్పుడు, “కొండో లాటిస్” అనే కొత్త క్వాంటం స్థితి కనిపించడం వల్ల ఎలక్ట్రాన్లు స్వేచ్ఛగా కదలడం ప్రారంభిస్తాయి.
ఈ ఫలితాలు, నేచర్ కమ్యూనికేషన్స్‌లో ప్రచురించబడ్డాయి, పునరుత్పాదక శక్తి నుండి అధునాతన కంప్యూటింగ్ వరకు కీలక రంగాలను మార్చే కొత్త తరం క్వాంటం సాంకేతికతలకు మమ్మల్ని దగ్గర చేస్తాయి.
“ప్రత్యేకంగా, ఈ ఆవిష్కరణ అధిక-ఉష్ణోగ్రత సూపర్ కండక్టర్లు, క్వాంటం కంప్యూటింగ్ పరికరాలు మరియు తక్కువ-శక్తి ఎలక్ట్రానిక్ సిస్టమ్‌ల రూపకల్పనలో విప్లవాత్మక అనువర్తనాలను ప్రారంభించగల వ్యవస్థల భౌతిక శాస్త్రంపై మన అవగాహనను విస్తరిస్తుంది” అని రచయితలు నొక్కి చెప్పారు.
క్వాంటం పదార్థాల రూపకల్పనకు కొత్త విధానం
రెండు డైమెన్షనల్ పదార్థాలను వేర్వేరు లక్షణాలతో పేర్చడం ద్వారా ద్విమితీయ వ్యవస్థలలో ఎలక్ట్రాన్ ప్రవర్తనను ఎలా నియంత్రించాలో అధ్యయనం చూపిస్తుంది. ఈ ఫలితం సూపర్ కండక్టివిటీ వంటి అనుకూలీకరించిన ఎలక్ట్రానిక్ లక్షణాలతో పదార్థాల రూపకల్పనకు మార్గాన్ని చూపుతుంది.
రెండు-డైమెన్షనల్ పదార్థాలు పర్యావరణంలో చిన్న మార్పులకు వాటి సున్నితత్వానికి ప్రసిద్ధి చెందాయి, ఇది వారి లక్షణాలను నియంత్రిత పద్ధతిలో మార్చడానికి అనుమతిస్తుంది. “చిన్న మార్పులు పదార్థం యొక్క లక్షణాలను, ఇన్సులేటర్ నుండి కండక్టర్ లేదా సూపర్ కండక్టర్‌గా ఎలా మారుస్తాయో ఈ పని చూపిస్తుంది” అని రచయితలు గమనించారు.
సాధారణ పరస్పర చర్యలు సంక్లిష్టమైన క్వాంటం స్థితులను ఎలా సృష్టించగలవో వివరించడానికి, శాస్త్రవేత్తలు మోట్ యొక్క అవాహకాలను రద్దీగా ఉండే గదితో పోల్చారు. అటువంటి ప్రదేశంలో, సాంద్రత స్వేచ్ఛా చలనాన్ని నిరోధిస్తుంది, ఈ పదార్ధాలలో ఎలక్ట్రాన్లకు ఇది చేస్తుంది.
మరోవైపు, కొండో షీల్డింగ్‌ను అనుభవజ్ఞులైన నృత్యకారుల (సబ్‌స్ట్రేట్ ఎలక్ట్రాన్లు) సమూహంలో ఒక బిగినర్స్ డ్యాన్సర్ (అయస్కాంత అశుద్ధత) ఉనికితో పోల్చవచ్చు. అనుభవశూన్యుడు యొక్క ఉనికి అనుభవజ్ఞుల యొక్క మరింత ద్రవ కదలికలకు అడ్డంకిని అందిస్తుంది. అనుభవజ్ఞులైన నృత్యకారులలో చాలా మంది బిగినర్స్ డ్యాన్సర్లు పంపిణీ చేయబడినప్పుడు, వారి ఉనికి నృత్యకారుల సామూహిక ప్రవర్తనను సవరించి, సంక్లిష్టమైన నృత్యాన్ని సృష్టిస్తుంది, ఇది మొదట్లో అనుకున్నదానికంటే భిన్నంగా ఉంటుంది.
కొండో ప్రభావం విషయంలో, ఎలక్ట్రాన్లు మరియు అయస్కాంత మలినాలు మధ్య పరస్పర చర్యలు ఎలక్ట్రాన్లు తమ ప్రవర్తనను మార్చడానికి కారణమవుతాయి, ఫలితంగా తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ప్రతిఘటన పెరుగుతుంది. మలినాలను క్రమానుగతంగా అమర్చినప్పుడు, వివిధ మలినాలతో సంకర్షణ చెందే ఎలక్ట్రాన్లు పొందికగా అతివ్యాప్తి చెందుతాయి. ఇది క్వాంటం స్థాయిలో పదార్థం యొక్క లక్షణాలను సవరిస్తుంది, కొరియోగ్రఫీ యొక్క రూపాంతరం వలె దాని వాహకతను మార్చే ఒక సామూహిక స్థితిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది.
పరిశోధకులు రెండు డైమెన్షనల్ మోట్ ఇన్సులేటర్‌ను మెటాలిక్ సబ్‌స్ట్రేట్‌తో కలిపి వివిధ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద దాని ప్రవర్తనను పరిశోధించారు. ఈ బృందం అటామిక్ స్కేల్ వద్ద సిస్టమ్ యొక్క ఎలక్ట్రానిక్ లక్షణాలను విశ్లేషించడానికి టన్నెల్ ఎఫెక్ట్ మైక్రోస్కోపీ మరియు స్పెక్ట్రోస్కోపీ (STM STS) వంటి అత్యాధునిక సాంకేతికతలను ఉపయోగించింది. అదనంగా, వారు గమనించిన క్వాంటం ప్రభావాలను వివరించడానికి డెన్సిటీ ఫంక్షనల్ థియరీ (DFT) ఆధారంగా అనుకరణలను ప్రదర్శించారు.
మోట్ ఇన్సులేటర్‌లో మొదట్లో స్థిరీకరించబడిన ఎలక్ట్రాన్లు ఎలా డీలోకలైజ్ మరియు స్వేచ్ఛగా కదులుతాయో తెలుసుకోవడానికి ఈ పద్ధతులు మాకు అనుమతినిచ్చాయి. అందువల్ల, ఈ అధ్యయనం క్వాంటం ఫిజిక్స్ గురించి మన జ్ఞానాన్ని విస్తరించడమే కాకుండా, వినూత్న లక్షణాలతో పదార్థాల సృష్టిలో ఇంటర్ డిసిప్లినరీ విధానాల యొక్క ప్రాముఖ్యతను కూడా నొక్కి చెబుతుంది.
గ్రంథ పట్టిక సూచన:
అయాని , CG , పిసర్రా , M. , ఇబర్బురు , IM మరియు ఇతరులు. 2D మోట్ అయానీ, CG, పిసర్రా, M., ఇబర్బురు, IM, రెబనల్, C., గార్నికా, M., కల్లెజా, F., మార్టిన్, F., & Vazquez de Parga, AL (2024)లో ఎలక్ట్రాన్ డీలోకలైజేషన్. 2D మోట్ ఇన్సులేటర్‌లో ఎలక్ట్రాన్ డీలోకలైజేషన్. నేచర్ కమ్యూనికేషన్స్, 15, 10272. https://doi.org/10.1038/s41467-024-54747-4. https://doi.org/10.1038/s41467-024-54747-4
UAM గెజిట్‌లో మరింత శాస్త్రీయ సంస్కృతి
