Real Time Web Analytics ولیترونیک در راه است: الکترونیک و حتی اسپینترونیک را فراموش کنید! | دیپ لوک

ولیترونیک در راه است: الکترونیک و حتی اسپینترونیک را فراموش کنید!

0

در حالی که ویژگی بار و اسپین الکترون‌ها، در فناوری‌های امروزی مانند ترانزیستور‌ها و حافظه‌های الکترونیکی به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند، اما هنوز برخی ویژگی‌های ذرات زیراتمی، ناشناخته باقی مانده است، به عنوان مثال، ویژگی دره (Valley) که توانایی خلق دسته‌ی جدیدی از فناوری‌ها به نام ولیترونیک (valleytronics) را دارد. ولیترونیک مشابه چیزی است که در مورد اسپین (اسپینترونیک) و بار الکترون (الکترونیک) رخ داد. ویژگی دره نشان‌دهنده‌ی این واقعیت است که الکترون‌ها در حالت بلوری، موقعیت‌های متفاوتی دارند که با حالت مکانیک کوانتومی فرق دارند. حالا دانشمندان راهی برای کنترل ویژگی دره بدست آورده‌اند که نتیجه‌ی آن در آخرین شماره مجله معتبر Nature Photonics به چاپ رسیده است. این پژوهش، گام مهمی در تحقق دستگاه‌های ولیترونیک با کاربرد‌های خاص به شمار می‌رود. با دیپ لوک همراه باشید…

در جامد‌های بلوری، ارتباط بین انرژی الکترون و ممان بلور بوسیله‌ی ساختار نوار الکترونی آن ماده بیان می‌شود. الکترون علاوه بر بار و اسپین، دارای درجه ای از آزادی است که به آن دره (Valley) گفته می شود. به حداقل مقدار انرژی نوار هدایت یا رسانش (conduction band) یا حداکثر مقدار انرژی نوار ظرفیت (valence band)، «دره» گفته می‌شود. به عبارت ساده، دره‌ها، حداکثر و حداقل انرژی‌‌های الکترون در یک جامد بلوری هستند.

در حال حاضر تکنولوژی نیمه‌هادی‌ها مبتنی بر به‌کارگیری بار الکتریکی است؛ با این حال، الکترون‌ها درجه آزادی بیشتری مانند اسپین و دره دارند که می‌تواند برای رمزگذاری و پردازش اطلاعات استفاده شود. در چند دهه گذشته، پیشرفت قابل توجهی در به‌کارگیری اسپین الکترون برای دستگاه‌های اسپینترونیک نیمه هادی صورت گرفته که بر پایه‌ی پردازش اطلاعات و ذخیره سازی آن‌ها متمرکز شده است. با این حال، پیشرفت تجربی در راستای به‌کارگیری درجه آزادی دره برای دستگاه‌های با فناوری ولیترونیک اخیرا مورد توجه قرار گرفته‌ است. در واقع به علم بکارگیری درجه آزادی «دره» در سیستم‌های الکترونیکی، ولیترونیک اطلاق می‌شود. تلاش برای کنترل الکترون‌ها در دره‌های مختلف می‌تواند منجر به تولید تراشه‌های کامپیوتری جدید و فوق العاده کارآمد شود.

گروهی از فیزیکدانان دانشگاه نیویورک به رهبری وینود مِنون نشان داده‌اند که چگونه با استفاده از به دام انداختن نور در یک نیمه رسانای دو بعدی به نام میکرو حفره (microcavity)، می‌توان ویژگی دره در یک جامد بلوری را کنترل نمود. با این عمل، شبه ذره‌ای با ویژگی نیمه نوری-نیمه ماده که از آن به عنوان اثر انگشت ویژگی دره یاد می‌شود، تولید می‌گردد. سپس این شبه ذره‌ها با استفاده از لیزر به صورت نوری کنترل می‌شوند تا به الکترون‌هایی که فضای دره را در جامد بلوری اشغال کرده‌اند دسترسی یابند. دانشمندان این پژوهش می‌گویند:

تراشه‌های رایج امروزی بر اساس حرکت بار‌های الکتریکی عمل می‌کنند و با افزایش عملکرد کامپیوتر، میزان گرمای تولیدشده نیز افزایش می‌یابد. کار ما باعث شده استفاده از فناوری ولیترونیک در نیمه هادی‌ها یک گام دیگر به جلو حرکت کند. مشاهده این ویژگی در نیمه هادی‌های سنتی آسان نبود. با این حال با ظهور دسته‌ی جدید نیمه هادی‌های دو بعدی، کنترل و به‌کارگیری این ویژگی، آسانتر شده است. از ولیترونیک می‌توان به عنوان نسل جدیدی از فناوری نیمه‌ هادی‌ها یاد کرد.

بیشتر بخوانید:

دکترای شیمی معدنی از دانشگاه فردوسی مشهد علاقه مند به بیو شیمی معدنی و شیمی محاسباتی مخصوصا بررسی نقش فلزات در سیستم های زیستی مانند نقش آهن در تالاسمی!

ارسال نظر

*