2차원 장애의 수수께끼 풀기

2차원 장애의 수수께끼 풀기
학제 간 팀이 2D 재료의 무질서를 특성화하는 새로운 방법을 개발했습니다.
날짜:
2022년 6월 16일
원천:
노스웨스턴 대학교
요약:
학제 간 팀은 2D 재료의 무질서를 특성화하는 새로운 방법을 개발했으며, 이는 2D 재료의 성능을 이해하고 개선하는 데 중요합니다.

플레이어가 단어 게임을 풀려고 할 때, 그들은 해결책을 찾기 위해 단서를 모으려고 시도합니다. 물론, 강력한 어휘를 갖는 것이 도움이 되지만, 그 퍼즐에 대한 올바른 답을 찾는 것은 단어 장인이 되는 것만큼이나 논리와 전략에 관한 것입니다.

놀랍게도 비교 가능한 프로세스를 사용하여 Northwestern Engineering 연구원의 학제 간 팀은 다양한 2D 재료가 무질서에 반응하는 방식을 결정하는 방법을 결합했습니다. 즉, 새로운 트랜지스터 및 센서에서 실리콘을 대체할 수 있는 일부 재료를 테스트하는 것입니다.

McCormick의 전기 및 컴퓨터 공학 교수인 매튜 그레이슨(Matthew Grayson)은 "분석 방법은 더 빠른 트랜지스터를 만드는 데 도움이 되는 2D 재료의 무질서 전위에 ​​대한 더 나은 이해와 다른 가스를 더 쉽게 구별할 수 있는 더 나은 가스 센서로 이어질 것"이라고 말했습니다. 공과 대학 및 연구의 저자 중 한 명입니다.

2D Materials 저널에 6월 16일 게재된 "가변 불순물 밀도가 있는 2차원 재료에 대한 전계 효과 전도도 스케일링" 논문 에서 연구자들은 2D 재료에서 볼 때 이웃 장애의 지문을 결정하는 방법을 개발했습니다.

과학에서 무질서는 전자의 직선 경로를 산란시킬 수 있는 결함 또는 주변 전하를 나타냅니다. 그래핀과 같은 2D 물질은 문자 그대로 기껏해야 몇 개의 원자 두께이기 때문에 특히 인접 장애에 취약합니다.

"장애 특성화는 2D 재료의 성능을 이해하고 개선하는 데 가장 중요합니다."라고 Grayson은 말했습니다. "이 논문은 그 장애의 지문 역할을 하는 보편적인 곡선이 존재한다는 것을 보여줍니다. 장애의 다른 복용량이 완전히 다른 행동을 초래하는 것처럼 보이지만 이러한 행동은 모두 전체 태피스트리의 개별 스레드를 나타냅니다."

이것은 과학과 휴대전화나 인쇄된 신문에서 하는 게임 사이에 유사성이 나타나는 곳입니다.

Hersam과 Dravid 그룹에서 개발한 2D 재료 샘플을 사용하여 Grayson과 그의 팀은 현미경 검사를 위해 샘플을 저온에서 보존하는 장치인 저온 유지 장치를 사용하여 전기 전도도 곡선을 측정하는 새로운 방법을 구현했습니다. 실온에서 무질서를 구성하는 전하는 평형에 도달할 때까지 자유롭게 이동할 수 있지만 저온 유지 장치에서 동결되면 무질서는 제자리에서 동결됩니다.

각 개별 전도도 곡선은 퍼즐 조각과 비슷합니다. 그런 다음 연구원들은 경험적 규칙을 활용하여 완전한 그림을 형성할 때까지 모든 곡선을 한데 모았습니다.

익숙한 소리?

그런 다음 그들은 이 규칙이 잘 작동하는 이유를 이해하기 위해 물리적 논증을 사용했습니다. 결과적으로 그들은 연구 중인 각 재료가 특정 부류의 불완전성에 어떻게 반응하는지에 대한 수수께끼를 풀었습니다.

"모든 퍼즐 조각이 제자리에 있을 때 이 그림의 인상적인 연속성은 우리가 이 동작에 대한 근본적인 이유가 무엇인지 이해하기 위해 물리학을 더 깊이 파고들도록 영감을 주었습니다."라고 Grayson은 말했습니다. "일반 대중이 매일 낱말이나 낱말 퍼즐을 푸는 데 사용하는 것과 동일한 사고 방식이 여기에 적용됩니다."

이러한 발견은 앞으로 나아가는 2D 재료 연구에도 시사하는 바가 있습니다.

Grayson은 "동일한 2D 재료로 만든 개별 장치를 각각 독립적으로 연구해야 하는 여러 퍼즐 조각으로 보는 대신 이제 주어진 샘플이 이전에 해결된 퍼즐에 맞는 위치를 찾을 수 있습니다. 조각은 더 큰 그림의 일부로 즉시 인식됩니다.