Mindenki számára váratlanul a tudósok új módszert fedeztek fel az elektromos töltés manipulálására. A tanulmányt „az anyag új szakaszának” nevezték el. A hatást Swastik Kar tudós, az Északkeleti Egyetem (USA) fizika docense fedezte fel.
– Ez a képzeletünk határa! A felfedezés megváltoztathatja a jelek észlelésének és továbbításának módját. Ezenkívül megváltoztathatja a dolgok felfogásának módját, információkat és lehetőségeket tárolhatunk, amelyekre nem is gondoltunk volna.
A lényeg az, hogy az elektronok mozgatásának, manipulálásának és tárolásának képessége a kulcsa a modern technológia túlnyomó többségének. A Nanoscale kiadásban megjelent új cikkben a kutatók leírtak egy módot arra, hogy az elektronokat valami egészen új dologra késztessék – egyenletesen oszlassák el önmagukat álló kristálymintában.
– Azt szeretném mondani, hogy ez szinte olyan, mint az anyag új szakasza. Teljesen elektronikus.
A jelenség akkor kezdődött, amikor a kutatók csak néhány atom vastag, kétdimenziós anyagként ismert kristályos anyagokkal kísérleteztek.
Az ilyen anyagok az ismétlődő atommintában vannak felépítve, így vékony elektronjaik csak két dimenzióban mozoghatnak. Ezen ultravékony anyagok egymásra rakása furcsa hatásokat idézhet elő, mivel a rétegek kvantum szinten hatnak egymásra.
Kar professzor csapata két ilyen kétdimenziós anyagot tanulmányozott: a bizmut-szelenidet és az átmenetifém-dikalkogenidet, amelyeket papírlapokként egymásra raktak. A kísérletek eredményeként valami igazán furcsa dolgot fedeztek fel.
Az elektronoknak taszítaniuk kell egymást, mert negatív töltésűek és eltávolodnak más negatívan töltött dolgoktól. Ezekben a rétegekben az elektronok azonban nem ezt tették, ehelyett egy álló helyzetű harmadik szerkezetet képeztek.
Bizonyos szögekben ezek az anyagok úgy tűnik, hogy módot kínálnak az elektronjaik megosztására, ami végül szabályos időközönként képezi ezt a geometriai rácsot. Tökéletesen megismételhető tiszta elektroncsokrokat kapunk, amelyek két réteg között ülnek.
A csapat eredetileg feltételezte, hogy az eredmény tévedés volt. A kétdimenziós anyagok kristályszerkezete túl kicsi ahhoz, hogy ily módon megfigyelhetők legyenek, ezért a fizikusok speciális mikroszkópokat használnak, amelyek fény helyett elektronnyalábot bocsátanak ki. Amikor az elektronok áthaladnak egy anyagon, zavarják egymást és mintát hoznak létre.
Összetett matematika és e sajátos minta segítségével a tudósok megpróbálták újjáteremteni a kétdimenziós anyag alakját. Amikor a kapott minta egy harmadik réteget tárt fel, amely nem jelenhetett meg a másik kettő egyikében sem, a kutató azt javasolta, hogy valami elromlott az anyag létrehozása vagy a mérés során.
Annak ellenére, hogy korábban hasonló jelenségeket figyeltek meg, ez csak rendkívül alacsony hőmérsékleten, míg a kutatók megfigyelései szobahőmérsékleten történtek. De Zacharia Hennigausen doktorandusz ismételt tesztelése és kísérletei után az eredmények változatlanok maradtak.
Így kétdimenziós anyagokban új kép jelent meg a rács formájában töltött töltésű foltokról. És ez a kép megváltozott, figyelembe véve a fenti rétegek orientációját. Arun Bansil, az Északkeleti Egyetem jeles fizika professzora úgy véli, hogy ezt a jelenséget az okozza, hogy az anyagban az elektronok folyamatosan pattannak:
Ez azért van, mert vonzzák őket az atomok pozitív töltésű magjai, és más negatív töltésű elektronok taszítják őket. De ebben az esetben van valami abban, ahogy ezek a töltések el vannak rendezve – ez az elektronok kombinációja egy bizonyos mintázatban.
Létrehozzák ezeket a régiókat, ahol – ha úgy tetszik – vannak valamilyen „árkok a potenciális tájon”, amelyek elegendőek ahhoz, hogy ezek az elektronok létrehozzák ezeket a töltéscsomókat. Az elektronok csak azért válnak csomókká, mert potenciális lyuk van benne.
