نجح العلماء في صنع صفائح معدنية بسُمك بضع ذرات فقط، باستخدام طريقة جديدة، حيث طوّر الباحثون صفائح ثنائية الأبعاد من البزموت والغاليوم والإنديوم والقصدير والرصاص، أرقّ بمئات آلاف المرات من شعرة الإنسان، وفقًا لأحدث دراسة.
ميزة
وتتميز هذه الصفائح المعدنية فائقة الرقة، التي طوّرها باحثون من الأكاديمية الصينية للفيزياء، بتوصيل عال للكهرباء بشكل استثنائي.
وكشف العلماء أنه بمجرد ترقيق المعادن لتصبح بسُمك ذرة واحدة أو بضع ذرات فقط، تتغير خصائصها بشكل جذري بسبب ظاهرة تُسمى "الحصر الكمي".
الخصائص الناتجة قد تكون مفيدة
نُشرت الدراسة في مجلة نيتشر، وكشفت أن الخصائص الناتجة قد تكون مفيدة، إلا أن تثبيت هذه المعادن ثنائية الأبعاد عند أبعاد ميكرومترية أو أحجام أكبر أمرٌ صعب، لأن ذراتها تميل إلى تبني ترتيباتها ثلاثية الأبعاد الطبيعية، وتتأكسد بسهولة في الهواء.
متناهية الصغر
وتستخدم العملية الجديدة مكبساً هيدروليكياً، تُنتج بلورات ثنائية الأبعاد مستقرة في الهواء بأبعاد تزيد على 100 ميكرومتر، وهو تحسن كبير مقارنةً بما يمكن إنتاجه باستخدام تقنيات أكثر تكلفة وتعقيدًا، وفقًا للدراسة .
تطبيق الطريقة على أي معدن
وكشف الباحثون عن إمكانية تطبيق هذه الطريقة على أي معدن ذي درجة انصهار منخفضة.
وأكد أحد المراجعين أن الفريق الصيني ليس أول من أنتج معادن رقيقة ذريًا، ومع ذلك، برزت نتائجهم لأن الطريقة الجديدة تُنتج "معادن ثنائية الأبعاد واسعة النطاق" مقارنةً بالتقنيات السابقة حسبما ذكرت صحيفة ساوث تشاينا مورنينغ بوست.
وقال خافيير سانشيز-ياماجيشي، الفيزيائي الذي يدرس المواد ثنائية الأبعاد في جامعة كاليفورنيا: "هذه مجرد نقطة انطلاق، والآن، يمكن للآخرين المشاركة والبدء في دراسة خصائص الصفائح المعدنية".
كما أكد خافيير على أن استقرار هذه المواد وأحجامها الكبيرة يفتحان آفاقًا عديدة لدمجها مع مواد أخرى ولصنع أجهزة كهربائية أو فوتونية جديدة.
ثورة في طريقة تصنيع الأجهزة الإلكترونية
ويعتقد بعض الخبراء أن هذا الإنجاز يمكن أن يحدث ثورة في طريقة صنع الأجهزة الإلكترونية، من الترانزستورات منخفضة الطاقة إلى رقائق الجيل التالي وأجهزة الكشف فائقة الحساسية، وبتطبيق تقنيتهم، أنشأ الفريق صفائح من خمسة معادن مختلفة بسمك بضع ذرات فقط، ويبلغ عرضها بضع مئات من الميكرومترات - وهي كبيرة بشكل ملحوظ بالنسبة لمادة رقيقة جدًا.