Twistronics: Materiallarni buralab yangi dunyo yaratish

To'g'risi, twistronics haqida birinchi marta eshitganda, bu qandaydir fantastika filmidan olingan narsa deb o'yladim. Lekin tadqiqotlarni chuqur o'rgana boshlaganimdan so'ng, angladimki — bu olimlar hozirda ishlayotgan eng qiziqarli loyihalardan biri ekan.

Twistronics nima?

Bunday qilib tushuntiraman: ikkita yupqa materialni, atomi darajasidagi qog'ozlarni deb tasavvur qiling. Endi birini ikkinchisining ustiga qo'ying va atigi bir necha gradusga burang. Hammasi shu, to'g'rimi? Lekin shu yerda jumboq boshlanadi — shu kichkina aylantirish materialning elektr xususiyatlarini butunlay o'zgartirib yuboradi.

Bu fikr yangi emas — olimlar buni allaqachon sinab ko'rishgan. Lekin muammo bor edi: o'sha tajribalar juda nozik materiallarga tayanardi, ularni bir-biriga zaif "van der Waals kuchlari" tutib turardi. Laboratoriyada yaxshi ishlaydi, ammo haqiqiy qurilmalar yaratish uchun mos kelmaydi.

Haqiqiy inqilob

Shimoliy Karolina Davlat Universitetidan olimlar guruhi yangi ishni e'lon qildi va bu — haqiqiy o'zgarish. Ular oksid materiallari bilan ham xuddi shunday ish qilish yo'lini topishdi. Bu materiallar orasida kuchli kimyoviy bog'lanishlar bor, zaif kuchlar emas.

Nima uchun bu muhim?

1. Hajmi katta bo'lishi mumkin — Oldingi burilgan materiallar mayda va mo'rt edi. Endi esa bu yangi oksid membranalar yaxlit, katta yuzalarda yaratilishi mumkin. Ya'ni, ularni haqiqiy qurilmalarda qo'llash imkoniyati paydo bo'ldi.

2. Kimyoviy bog'lanishlar materialning tuzilishini o'zgartiradi — Mana bu qism meni hayratda qoldirdi. Tadqiqotchilar kashf etishdiki, oksid qatlamlar bir-biriga bog'langanda, ularning atom tuzilishi ham o'zgaradi. Qatlamlar bir-biriga mahkam birikib, material o'zini yangicha moslaydi.

3. Butunlay yangi soha ochildi — Yordamchi professor Ruijuan Xuning so'zlaricha, "Kuchli oraliq bog'lanish butunlay yangi interfacial hodisalarni o'rganish imkonini beradi." Oddiy qilib aytganda: olimlar endi ilgari ko'rmagan yangi fizikani kashf qilishdi.

Texnika qanday ishlaydi?

Olimlar kristalli natriy niobat (NaNbO3) membranalar bilan ishlashdi. Fotolitografiya yordamida har bir membrananing atrofida kichik belgilar qo'yishdi. Keyin bir qatlamni ikkinchisining ustiga ehtiyotkorlik bilan joylashtirishdi — belgilar qanday joylashganiga qarab burchakni nazorat qilishdi.

Kerakli holat o'rnatilgandan so'ng, maxsus isitish jarayoni (annealing) yordamida qatlamlar orasida kuchli kimyoviy bog'lanishlar yaratishdi. Eng qiziq qismi — rentgen difraksiya yordamida ikki qatlam tutashgan joyni o'rganishdi.

Natija hayratlanarli edi: bog'lanishlar shunday kuchli ediki, ular qatlamlar tutashgan joyda atom panjarasining asta-sekin aylanishini yaratdi. Material o'zini shu chegarada egib oldi.

Bu nima uchun muhim?

Ha, bu juda "laboratoriya" fan singari tuyuladi, lekin tinglang. Oksid materiallari ajoyib xususiyatlarga ega — ular ferroelektrik, supero'tkazuvchi yoki boshqa foydali elektron xulq-atvorga ega bo'lishi mumkin. Endi faqat materialning tarkibini emas, balki qatlamlarining joylashuvini ham boshqarish imkoniyati paydo bo'ldi.

Bu degani — materiallar muhandisligiga yangi o'lchov qo'shildi.

Olimlar bu usul boshqa murakkab oksid materiallarida ham ishlashi mumkinligini taxmin qilishmoqda. Kristalli membranalarni turli asoslarga o'tkazish mumkinligi esa "burilgan oksid elektronikalari" yo'lini ochadi.

Mening fikrim

Bu tadqiqotni yoqtirdim — chunki u mavjud narsalarni yaxshilash emas, balki yangi imkoniyatlarni kashf etish haqida. Bir xil materiallarni ozgina yaxshilamasdan, moddani tashkil etishning tamomila yangi usullarini topayapmiz.

Bu texnologiya ertaga sizning smartfoningizni o'zgartadimi? Ehtimol, yo'q. Lekin uzoq istiqbolda, materiallarni shu darajada boshqarish — ularni aylantirish orqali yangi konfiguratsiyalarga solish — kelajak elektronasosiy texnologiya bo'lishi mumkin.

Va menga shu narsa yoqadiki — olimlar materiyaga kichkina burilish berib, uni qayta shakllantirish yo'llarini izlayapti. Bu shunchaki qiziq.