उप्साला विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं और अन्य सहयोगियों ने हाल ही में नेचर में प्रकाशित एक अध्ययन में एक नई द्वि-आयामी क्वांटम सामग्री की खोज की। सेरियम, सिलिकॉन और आयोडीन (CeSiI) की परमाणु रूप से पतली परतों से बना यह सफल पदार्थ पहली बार भारी फ़र्मियन के साथ दो-आयामी सामग्री दिखाई दिया है।
"CeSiI में इलेक्ट्रॉन सामान्य सामग्रियों की तुलना में 100 गुना अधिक विशाल होते हैं। इसीलिए उन्हें भारी फ़र्मियन कहा जाता है।" अध्ययन के पीछे उप्साला विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं में से एक चिन-शेनॉन्ग ने कहा, "सीईएसआईआई के बारे में खास बात यह है कि यह प्रभावी द्रव्यमान अनिसोट्रोपिक है और परमाणु परत में इलेक्ट्रॉनों की गति की दिशा पर निर्भर करता है।"
यह अध्ययन उप्साला विश्वविद्यालय में सामग्री सिद्धांत शोधकर्ताओं और संयुक्त राज्य अमेरिका में कोलंबिया विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं के बीच सहयोग का परिणाम है। उप्साला विश्वविद्यालय में सामग्री शोधकर्ताओं के लिए, मुख्य समस्या सैद्धांतिक रूप से सामग्री में इलेक्ट्रॉनों के क्वांटम गुणों का अध्ययन करना है।
भारी फर्मियन की पृष्ठभूमि और महत्व
भारी फ़र्मिअन यौगिक अत्यंत मजबूत इलेक्ट्रॉन अंतःक्रिया वाली सामग्रियों का एक वर्ग है। इस प्रक्रिया में, वे तथाकथित क्वांटम उतार-चढ़ाव में समन्वित गति से चलते हैं। यह अंतःक्रिया इलेक्ट्रॉनों को सामान्य सामग्रियों के इलेक्ट्रॉनों की तुलना में 100 या 1,000 गुना अधिक विशाल बनाती है। ऐसा माना जाता है कि ये क्वांटम उतार-चढ़ाव कई अब तक अस्पष्टीकृत क्वांटम घटनाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, जैसे अपरंपरागत सुपरकंडक्टिविटी (जहां विद्युत प्रवाह ऊर्जा खोए बिना सामग्री से गुजर सकता है) और चुंबकत्व।
भारी फर्मियन सामग्रियों का अध्ययन दशकों से किया जा रहा है, लेकिन अब तक उन सामग्रियों पर ध्यान केंद्रित किया गया है जिनमें परमाणुओं को त्रि-आयामी संरचनाओं में मजबूती से पैक किया गया है। 1970 के दशक की शुरुआत में, उप्साला विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने सेरियम-आधारित सामग्रियों पर ध्यान केंद्रित करना शुरू किया और बड़ी सफलता हासिल की।
हालाँकि, कोलंबिया विश्वविद्यालय की प्रयोगशाला में संश्लेषित नई सामग्री अद्वितीय है क्योंकि इसमें परतों के बीच स्पष्ट अलगाव और बहुत पतली परमाणु मोटाई के साथ दो-आयामी जैसी क्रिस्टल संरचना है। सेरियम, सिलिकॉन और आयोडीन (CeSiI) की परतों से बनी परतें, भारी फ़र्मियन वाली पहली द्वि-आयामी सामग्री हैं।
"इस खोज के साथ, अब हमारे पास प्रासंगिक इलेक्ट्रॉनिक संरचनाओं का अध्ययन करने के लिए एक काफी बेहतर सामग्री मंच है। 2डी सामग्री लेगो ईंटों की तरह हैं। हमारे साझेदार पहले से ही अनुरूप क्वांटम गुणों के साथ एक नई सामग्री बनाने के लिए अन्य 2डी सामग्री की परतों को जोड़ने पर काम कर रहे हैं," चिन-शेनॉन्ग कहते हैं।
संकलित स्रोत: ScitechDaily