शोधकर्ताओं ने एक ट्यून करने योग्य चालन बढ़त तैयार की

कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, रिवरसाइड में भौतिकविदों के नेतृत्व में एक शोध दल ने टंगस्टन डिटेल्यूराइड (डब्ल्यूटीई) की एक परत में एक नए चुंबकीयकरण राज्य का प्रदर्शन किया है।₂,नया क्वांटम पदार्थचुंबकीय या फेरोमैग्नेटिक क्वांटम स्पिन हॉल इंसुलेटर कहा जाता है, इस एक-परमाणु-मोटी सामग्री में एक इन्सुलेटिंग इंटीरियर लेकिन प्रवाहकीय किनारे होते हैं और नैनोडिवाइस में इलेक्ट्रॉन प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए महत्वपूर्ण होते हैं।

माइक्रोचिप्स सहित सरफेस माउंट इलेक्ट्रॉनिक घटकों के उदाहरण भी। छवि क्रेडिट: लेनहार्थ सिस्टम्स के माध्यम से नकारात्मक जगहCC0 पब्लिक डोमेन

एक विशिष्ट कंडक्टर में, करंट हर जगह समान रूप से प्रवाहित होता है। दूसरी ओर, इंसुलेटर बिजली का संचालन करना मुश्किल है। आमतौर पर मोनोलेयर WTe₂ एक प्रवाहकीय किनारे के साथ एक विशेष इन्सुलेटर। इसे चुंबकित करना इसे और अधिक असामान्य गुण प्रदान करता है।

“स्टैक्ड मोनोलेयर WTe₂ फेरोमैग्नेट्स को कुछ परमाणु परतों को मोटा करना – Cr₂खेल₂ते₆या सिर्फ सीजीटी – और डब्ल्यूटीई है₂ हमने विद्युत चालकता के साथ लौह चुंबकत्व विकसित किया है।” जिन शिओमहानुभवी प्राध्यापक भौतिकी और खगोल विज्ञान यूसीआर . में अध्ययन“इलेक्ट्रॉन एज फ्लो यूनिडायरेक्शनल है और इसे बाहरी चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करके दिशा में स्विच किया जा सकता है।”

अपने प्रयोगों में, शोधकर्ताओं ने मोनोलेयर WTe2 को Cr2Ge2Te6, या CGT के साथ ढेर किया। छवि क्रेडिट: शि लैब / यूसी रिवरसाइड

शी ने समझाया कि यदि केवल किनारे बिजली का संचालन करते हैं, तो सामग्री का आंतरिक आकार मायने नहीं रखता है और ऐसी सामग्री का उपयोग करने वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को छोटा बनाया जा सकता है। इस सामग्री का उपयोग करने वाले उपकरण ऊर्जा कुशल हो सकते हैं क्योंकि वे कम बिजली और कम ऊर्जा की खपत करते हैं। उदाहरण के लिए, इस तकनीक का उपयोग करने वाली बैटरियां अधिक समय तक चलती हैं।

शोध परिणाम प्रकृति संचार में प्रकाशित।

फिलहाल यह तकनीक बेहद कम तापमान पर ही काम करती है। CGT लगभग 60 K (या -350 F) पर फेरोमैग्नेटिक है। भविष्य के अनुसंधान का लक्ष्य इस तकनीक को उच्च तापमान पर काम करना है, जिससे कंप्यूटर और मोबाइल फोन में उपयोग किए जाने वाले गैर-वाष्पशील मेमोरी चिप्स जैसे कई नैनोइलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों को सक्षम किया जा सके।

शी के अनुसार, एक आदर्श क्वांटम स्पिन हॉल इंसुलेटर के संचालन किनारे में दो संकीर्ण चैनल होते हैं जो एक दूसरे के साथ-साथ चलते हैं, जो विपरीत दिशाओं में यात्रा करने वाली कारों के साथ दो-लेन राजमार्ग जैसा दिखता है। शि ने कहा कि एक चैनल में बहने वाले इलेक्ट्रॉन दूसरे चैनल को पार नहीं कर सकते, जब तक कि अशुद्धियों को पेश नहीं किया जाता।एकल परत WTe का प्रवाहकीय अंत₂ में पहली बार देखा गया सह-लेखक योंगताओ कुई द्वारा पिछला शोधयूसीआर में भौतिकी और खगोल विज्ञान के एसोसिएट प्रोफेसर और शी के एक सहयोगी।

चमकदार ज़िगज़ैग लाइनें मोनोलेयर WTe2 के किनारे पर सुविधाओं का संचालन करती हैं।छवि क्रेडिट: कुई लैब / यूसी रिवरसाइड

“दो चैनल प्रति किनारे,” शी कहते हैं। “यदि आप एक चैनल को हटाते हैं, तो करंट केवल एक दिशा में प्रवाहित हो सकता है, जिससे आपको क्वांटम विसंगतिपूर्ण हॉल इंसुलेटर के साथ छोड़ दिया जा सकता है, फिर भी एक और विशेष क्वांटम सामग्री। ऐसे इंसुलेटर के लिए, क्योंकि हम राजमार्ग सादृश्य का उपयोग करते हैं, केवल एक राजमार्ग लेन है, और यह इन्सुलेटर परिवहन करता है इलेक्ट्रॉनों को पूरी तरह से स्पिन-ध्रुवीकृत तरीके से।”

दूसरी ओर, चुम्बकित WTe₂ शी और उनके सहयोगियों ने जो प्रयोग किया है, उसे फेरोमैग्नेटिक क्वांटम स्पिन हॉल इंसुलेटर कहा जाता है, जिसमें आंशिक रूप से स्पिन-ध्रुवीकृत इलेक्ट्रॉन चालन किनारे होते हैं।

“फेरोमैग्नेटिक क्वांटम स्पिन हॉल इंसुलेटर में दो चैनलों में विपरीत दिशाओं में बहने वाले इलेक्ट्रॉनों की असमान संख्या होती है, जिसके परिणामस्वरूप एक शुद्ध करंट होता है जिसे बाहरी चुंबक से नियंत्रित किया जा सकता है,” शी ने कहा।

शी के अनुसार, क्वांटम सामग्री जैसे WTe₂ नैनोइलेक्ट्रॉनिक का भविष्य।

” चिप विधि शोधकर्ता नई सामग्रियों के साथ आ सकते हैं जिनमें मौजूदा सिलिकॉन सामग्री की तुलना में बेहतर गुण हैं।”

शी ने यूसीआर के कुई और शी चेन और उनके प्रयोगशाला शोधकर्ताओं मीना राशेतनिया, मार्क लोहमैन और यूमिंग जू के शोध में भाग लिया। अध्ययन के दौरान मुख्य लेखक, जुन्क्स्यू ली, शि की प्रयोगशाला में पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता थे। इस पत्र के अन्य सह-लेखक इज़राइल में वेज़मैन इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस के जह्युन कू और बिंघई यान हैं। पेकिंग विश्वविद्यालय, चीन के जिओ झांग और शुआंग जिया। नेशनल इंस्टीट्यूट फॉर मैटेरियल्स साइंस, जापान के केंजी वतनबे और ताकाशी तानिगुची।

शहर को ऊर्जा विभाग और राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन से अनुदान द्वारा समर्थित किया गया था।

चटनी: यूसी रिवरसाइड