Résoudre le casse-tête de l’encombrement 2D


Résoudre le casse-tête de l'encombrement 2D

Structure du dispositif et comportement d’hystérésis du balayage de tension de grille. Crédit photo : Université Northwestern

Lorsque les joueurs essaient de des jeux de mots, ils essaient de collecter des indices pour trouver la solution. Bien sûr, avoir un vocabulaire solide aide, mais trouver les bonnes réponses à ces énigmes a autant à voir avec la logique et la stratégie qu’avec le fait d’être un forgeron de mots.

En utilisant un processus étonnamment similaire, une équipe interdisciplinaire de chercheurs de Northwestern Engineering a mis au point une méthode pour déterminer comment divers matériaux 2D réagissent au désordre, en testant certains matériaux qui pourraient potentiellement remplacer le silicium dans de nouveaux transistors et capteurs.

« La méthode d’analyse conduira à une meilleure compréhension des potentiels de désordre dans les matériaux 2D pour fabriquer des transistors plus rapides ainsi que de meilleurs capteurs de qui peuvent plus facilement distinguer différents gaz », a déclaré Matthew Grayson, professeur de génie électrique et informatique à la McCormick School of Ingénierie et l’un des auteurs de l’étude.

s’est inquiété dans l’article du Journal du 16 juin, « Mise à l’échelle de la conductivité à effet de champ pour les matériaux bidimensionnels avec une d’impuretés accordable ». Matériaux 2Dles chercheurs ont développé une méthode pour déterminer l’empreinte digitale de la perturbation voisine vue par un matériau 2D.

Vinayak Dravid, professeur Abraham Harris de science et génie des matériaux, et Mark Hersam, professeur Walter P. Murphy de science et génie des matériaux ont également contribué à cet effort. Chulin Wang, un doctorat. candidat dans le groupe de recherche de Grayson, était le premier auteur de l’article.

En science, le désordre fait référence à des imperfections ou à des charges proches qui pourraient disperser la trajectoire autrement droite d’un électron. Les matériaux 2D comme le graphène sont particulièrement sujets aux désordres proches car ils ont littéralement au plus plusieurs atomes d’épaisseur

« La caractérisation des perturbations est primordiale pour comprendre et améliorer les performances des matériaux 2D », a déclaré Grayson. « Cet article montre qu’il existe une courbe universelle qui sert d’empreinte digitale à ce trouble. Même si différentes doses de perturbation semblent conduire à des comportements complètement différents, ces comportements sont tous des brins distincts d’une tapisserie.

Voici la similitude entre la science et les jeux auxquels vous jouez sur votre téléphone ou votre journal imprimé.

À l’aide d’échantillons de matériaux 2D développés par les groupes Hersam et Dravid, Grayson et son équipe ont mis en œuvre une nouvelle méthode de mesure des courbes de conductivité électrique à l’aide d’un cryostat, un appareil qui maintient les échantillons à basse température pour un examen microscopique. A température ambiante, les charges constituant un désordre sont libres de se déplacer jusqu’à ce qu’elles atteignent l’équilibre, mais lorsqu’elles sont congelées dans le cryostat, le désordre est figé sur .

Chaque courbe de conductivité individuelle est comme une pièce du puzzle. Les chercheurs ont ensuite utilisé une règle empirique pour reconstituer toutes les courbes jusqu’à obtenir une image complète.

Semble familier?

Ils ont ensuite utilisé des arguments physiques pour comprendre pourquoi cette règle fonctionne si bien. En conséquence, ils ont résolu le mystère de la façon dont chacun des matériaux étudiés répond à une classe spécifique d’imperfections.

« La continuité étonnante de cette image, lorsque toutes les pièces du puzzle étaient en place, nous a incités à approfondir la pour comprendre quelle doit être la raison sous-jacente de ce comportement », a déclaré Grayson. « La même mentalité s’applique ici que le grand public utilise pour résoudre ses mots ou mots croisés quotidiens. »

Ces résultats ont également des implications pour la recherche sur les matériaux 2D, qui continue d’évoluer.

« Plutôt que de voir des appareils individuels fabriqués à partir des mêmes matériaux 2D comme une série de pièces de puzzle qui doivent chacune être examinées indépendamment, vous pouvez désormais déterminer où un modèle spécifique s’intègre dans le puzzle précédemment résolu », a déclaré Grayson, « afin que chaque individu pièce est instantanément reconnue comme faisant partie d’une image plus grande.


La méthode analyse les conducteurs inégaux avec un champ magnétique


Plus d’information:
Chulin Wang et al, Mise à l’échelle de la conductivité à effet de champ pour les matériaux bidimensionnels avec une densité d’impuretés réglable, Matériaux 2D (2022). DOI : 10.1088/2053-1583/ac72b0

Fourni par l’Université Northwestern

Citation: Solving the puzzle of 2D Disorder (16 juin 2022) Extrait le 16 juin 2022 de https://phys.org/news/2022-06-puzzle-2d-disorder.html

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