Əgər keçirici və ya yarımkeçirici materialın bir tərəfi qızdırılırsa, digər tərəfi sərin qalırsa, yük daşıyıcıları isti tərəfdən soyuq tərəfə keçir və termoenerji kimi tanınan elektrik gərginliyi yaradır.

Keçmiş tədqiqatlar göstərmişdir ki, təmiz ikiölçülü (2D) elektron sistemlərində (yəni elektronların yalnız 2D-də hərəkət edə bildiyi az çirkləri olan materiallar) istehsal olunan termogüc yük daşıyıcısı başına entropiyaya (yəni, təsadüfilik dərəcəsinə) düz mütənasibdir .

Termogüc və entropiya arasındakı əlaqə maddənin ekzotik kvant fazalarını araşdırmaq üçün istifadə edilə bilər. Bu fazalardan biri, bu materiallardakı elektronların çox aşağı temperaturda güclü perpendikulyar maqnit sahəsinə tabe olduğu zaman yarandığı məlum olan fraksiya kvant zalı (FQH) effektidir.

Corc Meyson Universitetinin tədqiqatçıları, Brown Universiteti və Milli Standartlar və Texnologiya İnstitutunun (NIST) əməkdaşları ilə birlikdə bu yaxınlarda göstərdilər ki, FQH vəziyyətləri adi elektrik müqaviməti ilə müqayisədə termoenerji ölçmələri ilə daha yaxşı aşkar edilə bilər.

Onların “Nature Physics” jurnalında dərc olunmuş məqaləsi maddənin güclü qarşılıqlı kvant fazalarının, xüsusən də ikiqatlı qrafendə FQH vəziyyətlərinin dəqiq öyrənilməsi üçün yeni imkanlar aça bilər .

“Bəzi FQH dövlətləri topoloji kvant kompüterləri üçün tikinti blokları kimi xidmət edə biləcək yeni hissəcikləri dəstəkləyə bilər” deyə məqalənin baş müəllifi Fereshte Ghahari Phys.org-a bildirib.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1743418606&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-03-thermopower-based-technique-fractional-quantum.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM0LjAuNjk5OC4xNzgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMzQuMC42OTk4LjE3OCJdLFsiTm90OkEtQnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNC4wLjY5OTguMTc4Il1dLDBd&dt=1743418603210&bpp=2&bdt=108&idt=532&shv=r20250327&mjsv=m202503260101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3De2af2bea6b3e2e90%3AT%3D1735548424%3ART%3D1743418274%3AS%3DALNI_MZIaWdAh-lthHlhpkWN2g6ZC7xT8A&gpic=UID%3D00000f8412a58936%3AT%3D1735548424%3ART%3D1743418274%3AS%3DALNI_MaJ_6ILTTPz6uEc3lU2rNf9ZPgQbA&eo_id_str=ID%3D1b1b09cf233e1b4b%3AT%3D1735548424%3ART%3D1743418274%3AS%3DAA-AfjZKostxhmsFX2YCqOZbTGHa&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=7422772496901&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=1841&biw=1521&bih=730&scr_x=0&scr_y=0&eid=95353930%2C95354564%2C95355310%2C95356500%2C95356506%2C31091361%2C95355300%2C95356787%2C95356928&oid=2&pvsid=201644674510161&tmod=998620750&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fpage2.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C730&vis=1&rsz=%7Co%7CpeEbr%7C&abl=NS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=2880

İkiqatlı qrafendə (yəni, xüsusi yığılmış strukturda düzülmüş iki karbon atomundan ibarət material) FQH vəziyyətlərinin aşkarlanması və daha yaxşı başa düşülməsinə yönəlmiş əvvəlki tədqiqatlar yalnız materialın müqavimətinin ölçülməsinə və ya başqa sözlə, materialın elektrik cərəyanının axınına qarşı çıxdığı gücün ölçülməsinə əsaslanırdı.

Son tədqiqatlarının bir hissəsi olaraq, Ghahari və həmkarları bu kvant vəziyyətlərini öyrənmək üçün istilik ölçmə potensialını araşdırmaq əvəzinə yola çıxdılar.

“Bu ölçmələr nəticədə bizə bu yeni hissəciklərin xassələrinə və gələcək topoloji kvant kompüterlərində istifadə oluna biləcəyinə işıq tuta biləcək hissəciklər tərəfindən həyata keçirilən entropiyaya daxil olmağa imkan verir ” dedi Ghahari.

“Entropiyanı ölçmək üçün biz termoenergetikaya əsaslanan texnikadan istifadə etdik. Termoenerji materialın istilikdən elektrik yaratdığı effektdir. Materialın bir tərəfi isti, digər tərəfi isə sərin qaldıqda, istilik yük daşıyıcılarını isti tərəfdən soyuq tərəfə keçirərək material üzərində kiçik bir gərginlik yaradır.

“Məlum olur ki, bu gərginliyi (yəni, termoenerji) ölçməklə sistemin entropiyasını, termodinamik kəmiyyətini ölçmək olar”.

Tədqiqatçılar Bernalda yığılmış ikiqatlı qrafendə termoenerji ölçmələri həyata keçirərək, müqavimət ölçmələrindən istifadə edərək əvvəllər əldə edilənlərdən daha çox həssaslıqla kövrək FQH vəziyyətlərini aşkar edə bildilər. Təəccüblüdür ki, termoelektrik siqnalında əvvəllər bildirilməyən yeni FQH vəziyyətləri meydana çıxdı.

Beləliklə, onların tədqiqatı maddənin bu güclü qarşılıqlı kvant fazalarının öyrənilməsi üçün ikiqatlı qrafenə tətbiq edilən termoenergetikaya əsaslanan texnikanın potensialını nümayiş etdirir və nəticədə yeni kvant texnologiyaları yaratmaq üçün istifadə edilə bilər.

“Ümumiyyətlə, tapıntılarımız termoenerji ölçmələrinin unikal imkanlarını ortaya qoyur, qrafen sistemlərində korrelyasiya və topoloji vəziyyətlərin eksperimental və nəzəri tədqiqi üçün yeni platforma təqdim edir, o cümlədən muare materialları” dedi Ghahari.

Daha çox məlumat: Nishat Sultana et al, Detection of fractional quantum Hall states by entropy-həssas ölçmələr, Nature Physics (2025). DOI: 10.1038/s41567-025-02813-z .

Jurnal məlumatı: Təbiət Fizikası 

© 2025 Science X Network