मोड़ के साथ परत ग्रैफेन के लिए अद्वितीय है

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मोड़ के साथ परत ग्रैफेन के लिए अद्वितीय है

दो-आयामी (2-डी), परमाणु-पतले कार्बन रूप-दो-प्रकार के ग्रैफेन के दो अलग-अलग विन्यासों का अध्ययन करने वाले वैज्ञानिकों ने इलेक्ट्रॉनिक और ऑप्टिकल इंटरलेयर कंपन की खोज की है। इन कंपन स्तरों पर, इलेक्ट्रॉन एक ही आवृत्ति पर 2-डी इंटरफेस पर दो परमाणु विमानों के बीच आगे-पीछे कूदते हैं। इन स्थितियों को वर्गीकृत करके, उन्होंने पाया कि ग्रेफीन की परतों को एक-दूसरे के ऊपर सीधे ढेर करने के बजाय 30 डिग्री एक-दूसरे से घुमाते हुए, कंपन कम ऊर्जा में स्थानांतरित हो गया। इस निष्कर्ष से, अब जारी किया गया शारीरिक परीक्षा पत्र, उन्होंने पाया कि दो परतों के बीच की दूरी मुड़ विन्यास में स्टैक्ड की तुलना में काफी बढ़ गई थी। जैसे-जैसे यह दूरी बदलती है, इंटरलेयर संपर्क भी बदलते हैं, जो दो-परत प्रणाली में इलेक्ट्रॉनों की गति को प्रभावित करता है। इस इलेक्ट्रॉन गति को समझने से भविष्य में अधिक शक्तिशाली कंप्यूटरों और सुरक्षित संचार के लिए क्वांटम प्रौद्योगिकियों का डिजाइन तैयार हो सकता है।

“आज के कंप्यूटर चिप्स हमारे ज्ञान पर आधारित हैं कि अर्धचालक में इलेक्ट्रॉन कैसे चलते हैं, विशेष रूप से सिलिकॉन में,” सोंगवेई टॉय, पहले और सह-लेखक ने कहा। अमेरिकी ऊर्जा विभाग (डीओई) की ब्रुकहेवन राष्ट्रीय प्रयोगशाला। “लेकिन सिलिकॉन के भौतिक गुण भौतिक सीमा तक पहुंचते हैं कि छोटे ट्रांजिस्टर कैसे बनाए जा सकते हैं और कितने चिप्स फिट किए जा सकते हैं।

कुछ नैनोमीटर या मीटर के अरबवें हिस्से पर, किसी वस्तु प्रणाली का आकार इलेक्ट्रॉनों की तरंग दैर्ध्य के बराबर होता है। जब इलेक्ट्रॉनों को उनके तरंग दैर्ध्य के आयामों के साथ एक स्थान पर सीमित कर दिया जाता है, तो वस्तु के इलेक्ट्रॉनिक और ऑप्टिकल गुण बदल जाते हैं। ये क्वांटम जेल प्रभाव शास्त्रीय यांत्रिक गति के बजाय क्वांटम यांत्रिक तरंग जैसी गति का परिणाम हैं, जिसमें इलेक्ट्रॉन किसी वस्तु से गुजरते हैं और यादृच्छिक दोषों से बिखरे होते हैं।

इस शोध के लिए, टीम ने दो अलग-अलग अध्ययनों: इलेक्ट्रॉनों और फोटॉन (प्रकाश के कण) का उपयोग करके क्वांटम जेल के प्रभावों का पता लगाने के लिए एक साधारण सामग्री मॉडल – ग्रैफेन – का चयन किया। इलेक्ट्रॉनिक और ऑप्टिकल दोनों कंपनों की जांच करने के लिए, उन्होंने एक विशेष सब्सट्रेट का उपयोग किया जो ग्रैफेन को परिवर्तित कर सकता था। ज़्यूरेक सैडोव्स्की, सह-लेखक और सीएफएन इंटरफेस साइंस एंड कैटेलिस्ट्स टीम वैज्ञानिक, ने पहले क्वांटम मटेरियल प्रेस (क्यूप्रेस) के लिए इस सब्सट्रेट को डिजाइन किया था। क्यू प्रेस सीएफएन सामग्री पैकेज में विकास के तहत एक स्वचालित उपकरण है और 2-डी उत्पाद असेंबली, प्रसंस्करण और विशेषता सुविधा को ढेर करता है। आमतौर पर, वैज्ञानिक 3-डी पैरेंट क्रिस्टल (जैसे ग्रेफीन से ग्रेफाइट) से 2-डी सामग्री “स्केल” निकालते हैं, जो कई सौ नैनोमीटर मोटे सिलिकॉन डाइऑक्साइड बेस में होता है। हालांकि, यह सब्सट्रेट इन्सुलेट कर रहा है, इसलिए इलेक्ट्रॉन-आधारित जांच तकनीक काम नहीं करती है। इसलिए, सैडोव्स्की और सीएफएन वैज्ञानिक चांग-योंग नाम और स्टोनी ब्रुक विश्वविद्यालय के स्नातक छात्र अश्वंत सुब्रमण्यम ने सिलिकॉन डाइऑक्साइड अणु में टाइटेनियम ऑक्साइड की तीन नैनोमीटर-मोटी पारभासी परत जमा की।

“यह परत इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी या सिंक्रोनाइज़ेशन-आधारित स्पेक्ट्रोस्कोपी तकनीकों के लिए पर्याप्त रूप से पारदर्शी है और एक्सफ़ोलीएटेड फ्लेक्स और स्टैक्ड मोनोलयर्स की मोटाई निर्धारित करने के लिए पर्याप्त पारदर्शी है,” सैडोव्स्की ने समझाया।

पेंसिल्वेनिया विश्वविद्यालय में चार्ली जॉनसन टीम में – रेबेका डब्ल्यू। बुशनेल भौतिकी और खगोल विज्ञान के प्रोफेसर चार्ली जॉनसन, पोस्टडॉक किचेंग झांग और पूर्व पोस्टडॉक जोली काओ (अब चीन में हांगकांग विश्वविद्यालय में सहायक प्रोफेसर) – धातु की प्लेटों को ग्रेफीन और टाइटेनियम ऑक्साइड / सिलिकॉन डाइऑक्साइड अणु में परिवर्तित किया गया। जब इस तरह से ग्राफीन उगाया जाता है, तो तीन डोमेन होते हैं (एकल परत, खड़ी और मुड़ी हुई)।

बाद में, टॉय और सदोव्स्की ने ऐसे प्रयोग किए और उन्हें अंजाम दिया जिसमें उन्होंने कम ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (एलईईएम) के साथ शूटिंग इलेक्ट्रॉनों द्वारा परावर्तित इलेक्ट्रॉनों का पता लगाया। उन्होंने एक लेजर-आधारित ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप से स्पेक्ट्रोमीटर के साथ वस्तुओं में फोटॉन को इंजेक्ट किया और पीछे बिखरे हुए प्रकाश के स्पेक्ट्रम का विश्लेषण किया। यह कन्फोकल रमन माइक्रोस्कोप क्यूप्रेस सूची का हिस्सा है, जो छवि-विश्लेषण सॉफ्टवेयर के साथ, रुचि के नमूना क्षेत्रों के स्थानों को निर्दिष्ट कर सकता है।

टॉय ने कहा, “क्यूप्रेस रमन माइक्रोस्कोप ने हमें लक्ष्य मॉडल क्षेत्र की पहचान करने में मदद की, जिससे हमारे शोध में तेजी आई।”

उनके परिणामों से पता चला कि मुड़ ग्राफीन की संरचना में परतों के बीच की दूरी गैर-मुड़ संरचना की तुलना में लगभग छह प्रतिशत बढ़ गई। न्यू हैम्पशायर विश्वविद्यालय में सिद्धांतकारों की गणना ने एक मुड़ विन्यास में अद्वितीय कंपन इलेक्ट्रॉनिक व्यवहार को मान्य किया।

“घुमाए गए ग्रैफेन से बने उपकरणों में बहुत ही रोचक और अप्रत्याशित गुण हो सकते हैं क्योंकि जिस अंतराल पर इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित किया जा सकता है, वह बढ़ जाता है,” सैडोव्स्की ने कहा।

इसके बाद, पैनल ट्विस्टेड ग्राफीन डिवाइस बनाएगा। सीएफएन कर्मचारी वैज्ञानिक सैमुअल डेनी और सीएफएन पोस्टडॉक्स काले ईट्स और निखिल दीवाले द्वारा किए गए प्रारंभिक प्रयोग यह पता लगाएंगे कि स्टैक्ड संरचना में विभिन्न सामग्रियों को जोड़ने से इसके इलेक्ट्रॉनिक और ऑप्टिकल गुणों पर क्या प्रभाव पड़ता है।

“इस प्रारंभिक शोध में, हमने एक साधारण 2-डी ऑब्जेक्ट संरचना का चयन किया जिसे एकीकृत किया जा सकता है और यह समझने के लिए नियंत्रित किया जा सकता है कि इलेक्ट्रॉन कैसे व्यवहार करते हैं,” टॉय ने कहा। “हम इस तरह के बुनियादी शोध को आगे बढ़ाने की योजना बना रहे हैं जो क्वांटम कंप्यूटिंग और संचार के लिए सामग्री को संभालने के तरीके पर प्रकाश डालता है।”

अनुसंधान को विज्ञान डीओई के कार्यालय और सीएफएन और नेशनल सिंक्रोट्रॉन लाइट सोर्स II (एनएसएलएस-द्वितीय), ब्रुकहेवन में विज्ञान उपयोगकर्ता सुविधाओं के डीओई कार्यालय द्वारा समर्थित किया गया था। LEEM माइक्रोस्कोप NSLS-II में इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रो-माइक्रोस्कोपी बीमलाइन के एक्स-रे फोटो उत्सर्जन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (XPEEM) / LEEM एंडस्टेशन का हिस्सा है; CFN इस निर्णय को NSLS-II के साथ एक भागीदार उपयोगकर्ता अनुबंध के माध्यम से लागू करता है। अन्य वित्तीय संस्थानों में राष्ट्रीय वित्तीय ट्रस्ट, हांगकांग विशेष प्रशासनिक क्षेत्र की अनुसंधान अनुदान परिषद और हांगकांग विश्वविद्यालय, चीन शामिल हैं।

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Source by www.sciencedaily.com

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