دو شاهکار فیزیک ماده چگال، ابررسانایی و گرافین

فیزیک ماده چگال به عنوان یکی از پویاترین شاخه های علوم بنیادی، طی دهه های اخیر شاهد ظهور پدیده هایی بوده است که درک انسان از خواص مواد را به طور چشمگیری گسترش داده اند. از جمله این پدیده ها می توان به ابررسانایی و گرافین اشاره کرد که هر یک به تنهایی تحولی عظیم در مرزهای دانش و فناوری ایجاد کرده اند. ابررسانایی، که نخستین بار در سال ۱۹۱۱ توسط کامرلینگ اونس مشاهده شد، حالتی از ماده است که در آن مقاومت الکتریکی به صفر می رسد و میدان های مغناطیسی به طور کامل از ماده طرد می شوند (اثر میسنر)، پدیده ای که پیامدهای گسترده ای در طراحی سیستم های انتقال انرژی بدون تلفات، فناوری های تصویربرداری پزشکی و تحقیقات کوانتومی داشته است. در سوی دیگر، گرافین، تک لایه ای دوبعدی از اتم های کربن با آرایش لانه زنبوری، با دارا بودن ویژگی های بی نظیری چون تحرک حامل های بار بسیار بالا، استحکام مکانیکی فوق العاده، شفافیت نوری و انعطاف پذیری، زمینه ساز تحولات گسترده ای در نانوالکترونیک، انرژی و زیست فناوری شده است.در سال های اخیر، کشف ابررسانایی در گرافین دولایه پیچ خورده با زاویه ی جادویی، افق های جدیدی در مطالعه ی برهم کنش های الکترونی و طراحی مواد مصنوعی گشوده است. این پدیده که در سال ۲۰۱۸ توسط پژوهشگران MIT گزارش شد، نشان داد که دستکاری ساختار هندسی گرافین می تواند رفتار الکترونی جدیدی از جمله ابررسانایی غیربازادی (unconventional) را القا کند. این مقاله ضمن مرور مبانی فیزیکی ابررسانایی و گرافین، به بررسی مکانیسم های مشاهده شده در گرافین پیچ خورده و اهمیت آن در توسعه ی مفاهیم جدید ماده چگال می پردازد و کاربردهای بالقوه ی این یافته ها در فناوری های آینده را مورد تحلیل قرار می دهد.

کلیدواژه ها:

ابررسانایی ، گرافین ، فیزیک ماده چگال ، گرافین دولایه پیچ خورده ، زاویه جادویی ، انتقال بدون مقاومت