கிராஃபீன் அடிப்படையிலான நானோ எலக்ட்ரோ மெக்கானிக்கல் கால வரிசையை சரிசெய்யக்கூடிய அதிர்வெண்

ஃபோனானிக் படிகங்கள் (PnCs- Phononic Crystals) என்பது மீள் அளவுருக்களின் குறிப்பிட்ட கால பண்பேற்றம் கொண்ட செயற்கையான கட்டமைப்பு கலவைகளாகும். மேலும், அவை ஒலி அலைகளின் பரவலைக் கட்டுப்படுத்தும் திறனையும் கொண்டுள்ளது. பல்வேறு வடிவியல் அளவுருக்கள் கொண்ட சாதனங்கள் ஃபோனான் பட்டைகள் கட்டமைப்பை ஒழுங்குபடுத்துவதற்காக உருவாக்கப்பட்டுள்ளன. இருப்பினும், பட்டை கட்டமைப்பின் புல சரிசெய்தலை எவ்வாறு அடைவது என்பது ஒரு சவாலாகவே உள்ளது.

நானோ லெட்டர்ஸில் வெளியிடப்பட்ட ஆய்வில், சீன அறிவியல் அகாடமியின் சீன அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப பல்கலைக்கழகத்தின் (USTC) பேராசிரியர் குவோ குயோபிங் மற்றும் பேராசிரியர் சாங் சியாங்சியாங் தலைமையிலான ஆய்வுக் குழு, கிராஃபீன் அடிப்படையிலான நானோ எலக்ட்ரோ மெக்கானிக்கல் பீரியடிக் வரிசையை (NEMPA-Nanoelectromechanical periodic array) சோதனை ரீதியாக நிரூபித்தது. ஒரு பெரிய ட்யூன் செய்யக்கூடிய அதிர்வெண் வரம்பில் அதிக எண்ணிக்கையிலான அரை-தொடர்ச்சியான அதிர்வு முறைகளை ஆராய்ச்சியாளர்கள் உணர்ந்தனர்.

கிராஃபீன் என்பது மெல்லிய படலத்தைப் போன்ற இயந்திர பண்புகளைக் கொண்ட ஒப்பீட்டளவில் மீள் தன்மை கொண்ட இரு பரிமாணப் பொருளாகும். தவிர, கிராஃபீனின்  கடத்துத்திறன், அவற்றின் செதில்களை நீட்டி, அதன் திரிபுகளை மாற்றியமைக்கிறது. இந்தச் செயல்பாட்டின் போது அதிர்வு அதிர்வெண்ணை மாற்றுவதற்கு பயன்படுத்தப்பட்ட மின்சார புலத்திற்கு உதவிகரமாக அமைகிறது. எனவே, கிராஃபீனின் மிகப்பெரிய நன்மை என்னவென்றால், அதன் அதிர்வு அதிர்வெண்ணை மின்சாரமாக மாற்றியமைக்க முடியும்.

ஆராய்ச்சியாளர்கள் முதலில் அடி மூலக்கூறில் உருளை நானோபில்லர்களின் சீரான கால வரிசையை பொறித்தனர். பின்னர் மைக்ரோ-நானோ புனையமைப்பு மூலம் மின்முனைகளைத் தயாரித்தனர். இறுதியாக, அவர்கள் கிராஃபீனை பொருத்தமான தடிமன் கொண்ட தயாரான கட்டமைப்பிற்கு மாற்றினர். மேலும் இரு பரிமாண கிராஃபீன் அடிப்படையிலான NEMPA சாதனம் பெறப்பட்டது.

இந்த சாதனம் மிகப் பெரிய அதிர்வெண் வரம்பில் அதிக எண்ணிக்கையிலான பாதி-தொடர்ச்சியான அதிர்வு முறைகளை வெளிப்படுத்தியது மற்றும் அதிர்வெண்ணை கட்ட மின்னழுத்தத்தால் சரிசெய்ய முடியும் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்தனர். PnC-க்களை உருவாக்குவதற்கு இரு பரிமாண வரிசையில் கிராஃபீனைப் பயன்படுத்துவதற்கான முதல் சோதனையானது ஒரு பரந்த-பகுதி டியூன் செய்யக்கூடிய அதிர்வு விளைவை அளிக்கிறது.

இந்த ஆய்வு இரு பரிமாண பொருட்கள் மற்றும் அவற்றின் ஹீட்டோரோஸ்ட்ரக்சர்களின் அடிப்படையில் PnC-க்களைப் படிப்பதற்கான ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய தளத்தை வழங்கியது. “கிராஃபீனைத் தவிர மற்ற பொருள்களில் உள்ள பிற நிகழ்வுகளை நாங்கள் ஆராய விரும்புகிறோம், மேலும் நானோபில்லர் வரிசையின் வெவ்வேறு ஏற்பாடுகள் போன்ற பிற வடிவியல் கட்டமைப்புகளை நாங்கள் வடிவமைக்கப் போகிறோம்” என்று பேராசிரியர் சாங் கூறினார்.

References:

• Zhang, Q. H., Ying, Y., Zhang, Z. Z., Su, Z. J., Ma, H., Qin, G. Q., & Guo, G. P. (2021). Graphene-Based Nanoelectromechanical Periodic Array with Tunable Frequency. Nano Letters.
• Shi, Z., Lu, H., Zhang, L., Yang, R., Wang, Y., Liu, D., … & Zhang, G. (2012). Studies of graphene-based nanoelectromechanical switches. Nano Research, 5(2), 82-87.
• Poetschke, M., Rocha, C. G., Torres, L. F., Roche, S., & Cuniberti, G. (2010). Modeling graphene-based nanoelectromechanical devices. Physical Review B, 81(19), 193404.
• Kang, J. W., Kim, H. W., Kim, K. S., & Lee, J. H. (2013). Molecular dynamics modeling and simulation of a graphene-based nanoelectromechanical resonator. Current Applied Physics, 13(4), 789-794.
• Nagase, M., Hibino, H., Kageshima, H., & Yamaguchi, H. (2013). Graphene-based nano-electro-mechanical switch with high on/off ratio. Applied Physics Express, 6(5), 055101.