Tohoku Universiteti tərəfindən

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

_{LaRh 3} B ₂ kristal quruluşunun 3D görünüşü (solda) və səthdə (sağda) açıq qalan LaB pətək təbəqəsinin yuxarı görünüşü. Müəllif: T. Kato və digərləri

Qrafen uzun müddətdir ki, gələcək elektronika üçün ən perspektivli materiallardan biri hesab olunur, lakin nisbətən zəif elektron qarşılıqlı təsirləri onun yüksək temperaturlu superkeçiricilik kimi tətbiqlər üçün potensialını məhdudlaşdırıb. İndi Tohoku Universitetinin tədqiqatçıları üçölçülü kristalın səthində uzun müddətdir axtarılan “bor qrafeninin” stabil versiyasını yaratmaqla böyük bir maneəni dəf edərək daha enerjiyə qənaət edən elektron cihazlara gətirib çıxara biləcək yeni bir kvant vəziyyətini ortaya qoyublar. Nəticələr 2 iyul 2026-cı ildə “Science Advances” jurnalında dərc edilib.

Tohoku Universitetinin Qabaqcıl Material Tədqiqatları İnstitutundan (WPI-AIMR) Takafumi Sato deyir: “Biz ikiölçülü kvant materiallarının yaradılmasının prinsipial olaraq yeni bir yolunu nümayiş etdirdik. Bor atomlarının qeyri-sabit sərbəst təbəqəsini yaratmağa çalışmaq əvəzinə, LaRh3B2 adlı sabit üçölçülü kristalın içərisində artıq mövcud olan təbii şəkildə əmələ gələn pətək formalı bor təbəqəsini _üzə çıxardıq _. “

İllərdir ki, elm adamları borofen – bor atomlarının ikiölçülü təbəqəsi – ilə maraqlanırlar, çünki onun daha güclü elektron qarşılıqlı təsirləri qrafendə görünməyən ekzotik kvant hadisələrini yarada bilər. Lakin, borofenin ideal pətək quruluşu olduqca qeyri-sabitdir və bu da onun istehsalını demək olar ki, mümkünsüz edir.

Sato və həmkarları borofeni birbaşa sintez etməyə çalışmaq əvəzinə, fərqli bir yanaşma tətbiq etdilər. Onlar təbii olaraq pətək şəklində düzülmüş bor atomlarının təbəqələrini ehtiva edən LaRh3B2 kristal quruluşundan istifadə etdilər _. Bu _{təbəqələri} kristalın səthində üzə çıxarmaqla, onlar qeyri-müəyyən materialın xüsusiyyətlərinə malik sabit ikiölçülü elektron sistem yaratdılar.

Sinxrotron şüalanma qurğularında bucaqla həll olunan fotoemissiya spektroskopiyasından (ARPES) istifadə edərək, komanda materialın Fermi səviyyəsinə yaxın qeyri-adi dərəcədə yüksək elektron konsentrasiyası aşkar etdi. Van Hove sinqulyarlığı kimi tanınan bu xüsusiyyət elektronlar arasındakı qarşılıqlı təsirləri çox gücləndirdiyi və qeyri-adi kvant davranışını tetikleyebileceği üçün vacibdir.

Tədqiqatçılar daha sonra bu ölçmələri skanlama tunel mikroskopiyası və spektroskopiyası (STM/STS) ilə birləşdirdilər ki, bu da onlara elektronları real məkanda müşahidə etməyə imkan verdi. Birlikdə, iki üsul göstərdi ki, elektronlar kortəbii olaraq bir üstünlük verilən istiqamətdə düzülür, kristalın orijinal altıqat simmetriyasını pozur və “elektron nematik vəziyyət” – elektronların maye kristal displeydəki molekullara bənzər şəkildə davrandığı kvant vəziyyəti əmələ gətirir.

Sato əlavə etdi: “Kövrək ikiölçülü bor təbəqəsini sıfırdan sintez etmək üçün mübarizə aparmaq əvəzinə, artıq bor pətəyi qəfəsi olan sabit üçölçülü kristalın içinə baxdıq və onu materialın səthinə çıxardıq. Qrafenə bənzər bir materialda bu elektron maye kristal vəziyyətini müşahidə etmək göstərir ki, materialın elektron quruluşunu diqqətlə dizayn etmək tamamilə yeni kvant fenomenlərini aça bilər.”

Kəşfin əsas aspektlərindən biri impuls-məkan və real məkan görüntüləmə texnikalarının kombinasiyası idi. ARPES qeyri-sabitliyin yarana biləcəyi elektron “qaynar nöqtə” müəyyən etdi, STM isə yaranan simmetriyanı pozan elektron nümunəni birbaşa müşahidə etdi. Tədqiqatçılar iki ölçmə dəstini müqayisə edərək elektron nematik vəziyyətin necə əmələ gəldiyini izah edə bildilər.

Elmlər üzrə Ali Məktəbin dosenti Kosuke Nakayama bildirib ki, “Heç bir texnika təkbaşına tam mənzərəni ortaya çıxara bilməzdi. ARPES-dən alınan impuls-məkan məlumatlarını STM-dən alınan real məkan müşahidələri ilə birləşdirərək elektron qeyri-sabitliyi nematik vəziyyətin yaranması ilə əlaqələndirə bildik. Bu sinerji bu yeni kvant fazasının arxasındakı fizikanı anlamaq üçün vacib idi.”

Bu tədqiqatda istifadə edilən kristal ailəsi onun bir çox kimyəvi elementlərinin əvəz olunmasına imkan verdiyindən, tədqiqatçılar materialdakı elektronların sayını və davranışını asanlıqla tənzimləyə bilərlər. Bu elastiklik yeni kvant materiallarının dizaynı üçün güclü bir platforma təmin edir və yeni nəsil superkeçiricilərin və enerjiyə qənaət edən kvant texnologiyalarının inkişafını sürətləndirə bilər.

Nəşr detalları

Takemi Kato və digərləri, Güclü korrelyasiyalı 2D pətək borunun reallaşdırılması, Elmin irəliləyişləri (2026). DOI: 10.1126/sciadv.aee3116

Jurnal məlumatları: Elmin irəliləyişləri 

Əsas anlayışlar

borSuperkeçiricilik2 ölçülü sistemlərKristal sistemlərKvant çoxcisimli sistemlərGüclü korrelyasiyalı sistemlərKondensasiya olunmuş maddədə simmetriyalar

Tohoku Universiteti tərəfindən təmin edilir