அணு புகைப்படங்கள் அதி-மெல்லிய களிமண்ணில் அயனி எவ்வாறு வேகமாக இடம்பெயர்கின்றன?
மான்செஸ்டர் பல்கலைக்கழகத்தின் தலைமையிலான ஆராய்ச்சி, மொத்த களிமண் படிகங்களை விட அணு மெல்லிய களிமண்ணின் உள்ளே 10,000 மடங்கு வேகமாக பரவுகிறது என்று கண்டறிந்துள்ளது. களிமண் பல்வேறு வகையான சவ்வு பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, எனவே இந்த முடிவு சவ்வுகளை உற்பத்தி செய்யும் போது அதி மெல்லிய களிமண்ணிற்கு மாறுவதன் மூலம் வெகுவாக மேம்பட்ட உப்புநீக்கம் அல்லது எரிபொருள் செல் செயல்திறனை அடையக்கூடிய வாய்ப்பை வழங்குகிறது.
கிராஃபைட் போன்ற களிமண், படிக அடுக்குகளை ஒன்றின் மேல் ஒன்றாக அடுக்கி வைக்கப்பட்டு, அதி-மெல்லிய பொருட்களை உற்பத்தி செய்ய இயந்திரத்தனமாக அல்லது வேதியியல் ரீதியாக பிரிக்கலாம். அடுக்குகளில் ஒரு சில அணுக்கள் தடிமனாக உள்ளன, அதே நேரத்தில் அடுக்குகளுக்கு இடையில் உள்ள இடைவெளி மூலக்கூறு குறுகியதாகவும் அயனிகளைக் கொண்டுள்ளது. அடுக்குகளுக்கு இடையில் வெவ்வேறு அயனி இனங்கள் ஊடுருவ அனுமதிப்பதன் மூலம் இன்டர்லேயர் அயனிகள் கட்டுப்படுத்தக்கூடிய வகையில் மாற்றப்படலாம்.
அயன் பரிமாற்றம் என்று அழைக்கப்படும் இந்த பண்பு, படிகப் பயன்பாடுகளில் இந்த படிகங்களின் இயற்பியல் பண்புகளைக் கட்டுப்படுத்த அனுமதிக்கிறது. இருப்பினும், இந்த வளர்ந்து வரும் தொழில்நுட்பங்களில் அதன் தொடர்பு இருந்தபோதிலும், அணு மெல்லிய களிமண்ணில் உள்ள அயன் பரிமாற்ற செயல்முறை பெரிதும் ஆராயப்படாமல் உள்ளது.
பேராசிரியர் சாரா ஹேக் மற்றும் டாக்டர். மார்செலோ லோசாடா ஹிடால்கோ தலைமையிலான குழு, ஸ்கேனிங் டிரான்ஸ்மிஷன் எலக்ட்ரான் மைக்ரோஸ்கோபி பயன்படுத்தி களிமண் படிகங்களின் இடைவெளி இடைவெளியில் பரவுவதால் அயனிகளின் ஸ்னாப்ஷாட்களை எடுக்க முடியும் என்பதைக் காட்டுகிறது. இது அணுத் தீர்மானத்துடன் அயன் பரிமாற்ற செயல்முறையைப் படிக்க அனுமதிக்கிறது. அணுக்கள் மெல்லிய களிமண்ணில் அயனிகள் வேகமாகப் பரவுவதைக் கண்டு ஆராய்ச்சியாளர்கள் உற்சாகமடைந்தனர். மொத்த படிகங்களை விட 10,000 மடங்கு வேகமாக சென்றது.
நகர்வதற்கான இடம்
2D களிமண் அடுக்குகளை ஒன்றிணைக்கும் நீண்ட தூர (வான் டெர் வால்ஸ்) சக்திகள் அவற்றின் மொத்த அணுக்களை விட பலவீனமாக இருப்பதால், வேகமான இடம்பெயர்வு எழுகிறது என்பதை நிரப்பு அணு சக்தி நுண்ணோக்கி அளவீடுகள் காட்டின; திறம்பட அயனிகளுக்கு அதிக இடம் இருப்பதால் வேகமாக நகரும்.
எதிர்பாராத விதமாக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் இரண்டு களிமண் அடுக்குகளை தவறாக வடிவமைத்தல் அல்லது முறுக்குவதன் மூலம், இண்டர்லேயர் இடத்திற்குள் மாற்று அயனிகளின் ஏற்பாடுகளை கட்டுப்படுத்த முடியும் என்பதைக் கண்டறிந்தனர். அயனிகள் கொத்துகள் அல்லது தீவுகளில் ஏற்பாடு செய்யப்படுகின்றன, அவற்றின் அளவு அடுக்குகளுக்கு இடையிலான திருப்ப கோணத்தைப் பொறுத்தது. இந்த ஏற்பாடுகள் 2D மொயர் அணிக்கோவை என்று அழைக்கப்படுகின்றன, ஆனால் 2D அயனி லட்டிகளுக்கு முன்பு கவனிக்கப்படவில்லை.
முனைவர் பட்ட ஆய்வாளரும் காகிதத்தின் முதல் ஆசிரியருமான டாக்டர். யச்சோவ் சௌ கூறியதாவது: “களிமண் மற்றும் மைக்காக்கள் 2D உலோக அயன் அணிக்கோவையை உருவாக்க உதவுகின்றன என்பதை இது காட்டுகிறது. குவாண்டம் தொழில்நுட்பங்களுக்கு முக்கியத்துவம் இருக்கலாம், அங்கு முறுக்கப்பட்ட லட்டுகள் தீவிரமாக ஆராயப்படுகின்றன.”
பரவலில் புதிய நுண்ணறிவு
அயனி நெருக்கடியை குறைந்த பரிமாணங்களில் புரிந்து கொள்ள களிமண் மற்றும் பிற 2D பொருட்களைப் பயன்படுத்துவதற்கான சாத்தியக்கூறுகள் பற்றியும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் உற்சாகமாக உள்ளனர். மார்செலோ லோசாடா-ஹிடால்கோ மேலும் கூறியதாவது: “அணுசக்தி மெல்லிய களிமண்ணில் நான்கு வரிசை அளவுகளால் அயன் பரிமாற்றத்தை துரிதப்படுத்த முடியும் என்ற எங்கள் அவதானிப்பு அயனி நெருக்கடியை கட்டுப்படுத்துவதற்கும் மேம்படுத்துவதற்கும் 2D பொருட்களின் திறனை நிரூபிக்கிறது. இது மூலக்கூறு-குறுகலில் பரவலுக்கு அடிப்படை புதிய நுண்ணறிவுகளை வழங்குவது மட்டுமல்ல. இடைவெளிகள், ஆனால் பரந்த அளவிலான பயன்பாடுகளுக்கு பொருட்களை வடிவமைக்க புதிய உத்திகளை பரிந்துரைக்கிறது.”
ஆராய்ச்சியாளர்கள் தங்கள் “ஸ்னாப்ஷாட்கள்” நுட்பம் மிகவும் பரந்த பயன்பாட்டைக் கொண்டுள்ளது என்று நம்புகிறார்கள். பேராசிரியர் ஹேக் மேலும் கூறியதாவது: “களிமண் எலக்ட்ரான் மைக்ரோஸ்கோப்பில் அணுத் தீர்மானத்துடன் படிப்பது மிகவும் சவாலானது, ஏனெனில் அவை மிக விரைவாக சேதமடைகின்றன. சில தந்திரங்கள் மற்றும் அர்ப்பணிப்புள்ள ஆராய்ச்சியாளர்கள் குழுவிலிருந்து நிறைய பொறுமை இருந்தால், இந்த சிரமங்களை நாம் சமாளிக்க முடியும் என்பதை நிரூபிக்கிறது.”
References: