Bilim insanları, 2 Boyutlu Mıknatısların Varlığını Kanıtladılar

Bilim insanları, 2 Boyutlu Mıknatısların Varlığını Kanıtladılar

Fizik 17 Haziran 2017
Gerçekler gerçekten gerçek mi?

2004’te grafenin keşfinden bu yana, daha önce görülmemiş yeni 2 boyutlu maddeler yaygınlaştı. Hepsinde de bilim insanları; veri depolama, tıbbi cihazlar ve elektrik üreticileri için çok kıymetli olan manyetizmanın peşine düştüler.  

Araştırmadan yıllar sonra, birçok bilim insanı, 2 boyutlu mıknatısların gerçekte var olmayabileceği üzerinde şüpheye düştüler. Ancak günümüzde en nihayetinde bunu kanıtladılar. Fizikçiler, daha önce eşi benzeri görülmemiş özelliklere sahip 2 boyutlu mıknatısı yaptı.

Washington Üniversitesi’nden Xiaodong Xu şu şekilde açıklamada bulunmaktadır: “Burada keşfedilen şey, içsel manyetizmayla yalıtılmış iki boyutlu malzemedir ve bu sistemdeki mıknatıslanma son derece sağlamdır.”

“Yeni bilişim teknolojilerinin, bu yeni iki boyutlu mıknatıslar baz alınarak büyük bir devre imza atabileceğini ön görüyoruz.”

Bu noktaya kadar herhangi iki boyutlu mıknatısın yerine, bilim insanları, iki boyutlu malzemeleri “hile” yöntemiyle nasıl mıknatıslandırmaları gerektiğini araştırıyorlar. Burada hile yapmaktan kasıt, manyetizmaya karşılık gelen bazı bölgelerde iki boyut özelliklerini yok etmek için atom yapılarına delikler ya da yumrular ekleyerek elde edilmesidir.

Peki ya aynı anda iki özelliği de elimizde tutabilseydik?

Xu ve diğer bir fizikçi olan Pablo Jarillo-Herrero, ikisi de birbirinden bağımsız bu amacın peşini bırakmadılar. Ancak bir yıl sonra iki boyutlu mıknatısların gerçekte mümkün olduğunu kanıtlamanın fizikçiler için ne kadar önemli olacağından ötürü ekip olmaya karar verdiler.

“Bu bir prensip meselesidir. Eksik olan büyük bir şey var.” ifadesini Jarillo-Herrero  Science’te Katherine Bourzac’a söylemekten çekinmedi. 

CrI3 sembollü, krom (III) iyodür adlı bir birleşik üzerinde çalışmaya karar verdiler. Nitekim üç boyutlu halde ferromanyetik olduğu için, elektronlarının "spinlerini" seçen bir özellik, harici bir manyetik alana maruz kalmadan bile aynı yönde dizilir.

Onun yerine, kendi dahili manyetik alanına sahip olduğunu düşünebilirsiniz. Buzdolabının üzerine yapıştırılan magnetler de üç boyutlu ferromanyetik yapılardır.

Krom (III) iyodür de basit bir şekilde Scotch tape metodu aracılığıyla iki boyuta dönüştürüldü. Yapışkan bant kullanılarak yapılan bu işlem, tek bir atom kalınlığına erişinceye kadar tabakadan katmanı ayrıştırmayla elde edildi.

Fakat fizikçiler, boyutsal yapısıyla uğraşmaya başladıklarında yapının kendi öz niteliklerine ne olurdu, kim bilir? Atomik katmanları yok etmeye başladığınızda en temel özellikler bile görünüp kaybolabilirdi.

Aslında bakılırsa, şimdiye dek üç boyutlu manyetik maddenin hiç iki boyuta indirgendiğinde kendi manyetikliğini sürdürmeyi başaramamış olduğu görülmüştür. Bu yüzden hepimizin aradığı cevabın Krom (III) İyodür olup olmayacağı net olmazdı.

“Basit bir şekilde açıklarsak, kesin olarak üç boyutlu yığın muadilinin davranışı baz alınarak yapılacak iki boyuta sahip tek katmanlı kristalin elektriksel, manyetik, fiziksel ya da kimyasal niteliklerinin ne olduğunu öngöremezsiniz.” sözlerini Bevin Huang dile getirdi.

Krom (III) İyodür’ün bir atomluk parçasını indirgediklerinde, araştırmacılar yüzeyindeki polarize edilmiş bir ışını yansıtarak, onların manyetik özelliklerini test ettiler.  

Eğer hala manyetik olsaydı, elektronlarının hizalanmış spini, yani hizalanmış dönme hareketi ışık hüzmesinde görüldü ve bugüne bugün ekip, homojen bir şekilde iki boyutlu maddenin manyetikliğinin ilk nihai kanıtını bulmuş oldular.

Bourzac’ın Science dergisinde yaptığı açıklama gibi, katmanları iki boyuta indirgediklerinde gidişatın giderek tuhaflaştığını şu şekilde belirttiler:

“Bu maddenin çift katlı tabakasının manyetik olmadığını ancak üçüncü bir katman eklendiğinde, cismin yeniden ferromanyetik yapıya büründüğünü keşfettiler. Peki ya bu madde dördüncü bir katman eklendiğinde manyetikliğini sürdürür mü? Bildiniz, sürdürür. Ancak araştırmacıların hala araştırmayı sürdürdükleri diğer özellikleri de elde ederler.” Ve bu sadece bir başlangıçtır.

Bu sadece her zamankinden daha ince elektronik yapılara yol açmakla kalmaz; aynı zamanda, hetero-yapılar denilen Krom (III) İyodür’ün birden fazla iki boyutlu katmanının daha da farklı özelliklerinin ortaya çıkacağını düşündürür.

Xu, basın açıklamasında “Orada, tek katmanlı yapıda ya da üç boyutlu yığın kristalinde görülmeyen daha farklı olayları bile görebilirsiniz.” ifadesini söylüyor.

“Hetero-yapılar, bilgi işleme, veri tabanı depolama, iletişim-haberleşme ve henüz idrakını bile edemediğimiz diğer uygulama alanlarında yeni uygulamaların farkına varmamızın en büyük vaadini veriyor.”

Araştırma Nature’da yayımlandı.

Kaynak
http://www.sciencealert.com/physicists-finally-have-proof-that-two-dimensional-magnets-exist

  FACEBOOK YORUMLARI

  YORUM YAP

Bu içeriğe yorum yapabilmek için lütfen

Giriş Yap

Facebook ile Bağlan

Arkadaşına Gönder