امکاناتی جدید؛

مواد دوبعدی جدید برای بهبود دستگاه‌های نوری و الکترونیکی ساخته می‌شوند

با تلاش محققان و پیشرفت‌های اخیر در مواد دوبعدی، امکانات جدیدی برای پیشرفت‌های بعدی در دستگاه‌های الکترونیکی و نوری فراهم شده است.

کد خبر: ۸۸۷۹۰۰

شنبه - ۱۷ آبان ۱۳۹۹ / November 07, 2020

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو؛ گروهی از محققان به سرپرستی شنگشی هوانگ، استادیار مهندسی برق و پزشکی در ایالت پن، اخیرا نتایح دو کشف جداگانه، اما مرتبط را در رابطه با موفقیت آن‌ها در تغییر مواد نازک دوبعدی برای کاربرد در بسیاری از دستگاه‌های نوری و الکترونیکی منتشر کردند. محققان با تغییر دادن مواد به دو روش مختلف، قادرند تا نشر نور را بهبود داده، قدرت سیگنال را افزایش دهند و مرز‌های ممکن را برای دستگاه‌هایی که به این مواد متکی هستند، گسترده کنند.

در روش اول، محققان ساختمان اتمی مواد را اصلاح کردند. در مواد دوبعدی استفاده شده معمولی، محققان بر تعاملات بین لایه‌ها به نام اتصال بین لایه‌ای واندروالس، تکیه کردند تا انتقال بار که بعدا در دستگاه‌ها کاربرد دارند را ایجاد کنند. با این حال، این اتصال بین لایه‌ای محدود است، زیرا بار‌ها معمولا در دو طرف هر لایه بطور مساوری توزیع می‌شوند.

به منظور تقویت اتصال، محققان با جایگزینی اتم‌ها در یک طرف لایه با نوع متفاوتی از اتم‌ها، گونه جدیدی از مواد دوبعدی را ایجاد کردند که به آن‌ها دیکالکوژناید‌های فلز انتقالی جانوس (Janus) گفته می‌شود. این تغییر اتم به این معناست که بار می‌تواند بطور غیریکنواخت توزیع شود. این موضوع یک میدان الکتریکی در صفحه ایجاد می‌کند و به همین دلیل می‌تواند مولکول‌های مختلفی را جذب کرده و این موضوع نشر نور را بهبود می‌دهد.

همچنین اگر اتصال بین لایه‌ای واندوالسی را بتوان با چرخاندن لایه‌ها با زاویه خاص، در سطح درست تنظیم کرد، می‌توان مفهومی برای پیشرفت در دستگاه‌های الترونیکی و نوری بدست آورد.

در روش دوم تغییر مواد دوبعدی برای بهبود قابلیت آن‌ها، محققان سیگنال‌هایی که نتیجه فرآیند تبدیل انرژی حاصل از یک لایه مولیبدن سولفید، یک ماده دوبعدی رایج صاف و نازک، است را تقویت کرده و صفحه را به شکل یه استوانه پیچیدند.

فرآیند تبدیل انرژی که با ماده مولیبدن سولفید انجام می‌شود‌‌ بخشی از اثر نوری غیرخطی است که در صورت تابش نور به جسم، فرکانس دو برابر می‌شود و تبدیل انرژی وارد خواهد شد. محققان همیشه می‌خواهند که در این شرایط فرکانس را دوبرابر کنند، اما سیگنال معمولا ضعیف است، پس بهبود سیگنال برای آن‌ها بسیار مهم است. محققان با پیچیدن ماده، به بیش از ۹۵ برابر بهبود سیگنال دست پیدا کردند.

اکنون محققان قصد دارند تا هر دو مورد را در کنار هم قرار دهند. قدم بعدی آن‌ها این است که چگونه می‌توانند مهندسی اتمی و مهندسی اشکال را برای ساخت دستگاه‌های نوری بهتر، ترکیب کنند.