به گزارش خبرگزاری ایمنا، در یک مطالعه جدید محققان موفق به مشاهده روتون‌های الکترونیکی (روتون الکترونیکی یک تحریک کوانتومی جمعی در مایعات الکترونی است که به صورت امواج با حداقل انرژی در یک تکانه خاص ظاهر می‌شود و به درک رفتارهای کوانتومی مانند ابررسانایی کمک می‌کند) در یک مایع دوقطبی دوبعدی شدند. این یافته علمی بر مبنای یکی از مفاهیم کلیدی نظریه لاندو است که نخستین بار برای توضیح رفتار هلیوم مایع فوق سیال مطرح شد.
روتون‌ها به عنوان تحریکات کوانتومی اصلی معرفی شده‌اند که نقش محوری در توصیف حالت‌های مختلف ماده مانند ابررساناها و مایعات هال کوانتومی ایفا می‌کنند؛ در این تحقیق، برای نخستین بار روتون‌های الکترونیکی در یک مایع دوبعدی از یون‌های قلیایی-فلزی مشاهده شده‌اند. این یون‌ها الکترون‌هایی را به لایه‌های سطحی فسفر سیاه اهدا می‌کنند و به این ترتیب یک محیط جدید برای بررسی رفتار کوانتومی ارائه می‌دهند.
بر اساس نتایج به دست آمده، پراکندگی نامنظم روتون‌ها به طور واضح مشاهده شد، و نشان داده شد که این پدیده با حداقل انرژی محلی در تکانه محدود مشخص می‌شود. آرایش نامنظم اتم‌ها در مایع باعث ایجاد پراکندگی غیرپریودیک روتون‌ها شده که مشابه رفتار در مایعات هال کوانتومی و ابر جامدات است. این رفتار به ویژه زمانی که چگالی دوقطبی‌ها کاهش می‌یابد، یعنی زمانی که برهمکنش‌های بین آنها از انرژی جنبشی غالب می‌شود، نمود بیشتری پیدا می‌کند. به عبارت دیگر، شکاف انرژی مرتبط با روتون‌ها به سمت صفر کاهش می‌یابد که این تغییر به عنوان سیگنالی برای تشکیل کریستال‌های ویگنر شناخته می‌شود.
این مطالعه به طور خاص به تشریح نقش نظم کوتاه‌برد ناشی از دافعه‌های میان دوقطبی‌ها پرداخته است، یافته‌ها نشان می‌دهد که این برهمکنش‌ها می‌تواند منجر به تشکیل کریستال‌های ویگنر شود که به صورت حباب‌ها یا نوارهایی در میان دریای مایع فرمی به چشم می‌خورند. کریستال‌های ویگنر زمانی تشکیل می‌شوند که الکترون‌ها یا دوقطبی‌ها در یک ساختار منظم به دلیل برهمکنش‌های دافعه‌ای مرتب شوند. این فرآیند در دمای پایین و چگالی‌های کم رخ می‌دهد و به نوعی ترتیب بلندبرد در میان ذرات منجر می‌شود.
مشاهده روتون‌های الکترونیکی در این مایع دوقطبی دوبعدی نشان‌دهنده نقش مهم همبستگی‌های قوی میان دوقطبی‌ها است، این همبستگی‌ها منجر به شکل‌گیری شبه شکاف‌هایی در سیستم می‌شوند که می‌تواند به عنوان پیش‌زمینه‌ای برای بررسی پدیده‌های پیچیده‌تر مانند ابررسانایی مورد استفاده قرار گیرد. محققان معتقدند که این یافته جدید نه تنها درک بهتری از رفتارهای کوانتومی در مایعات دوقطبی ارائه می‌دهد، بلکه ممکن است مسیر تازه‌ای برای تحقیقات در زمینه مواد ابررسانا و کریستال‌های ویگنر باز کند.
نتایج این مطالعه حاکی از آن است که رفتار روتون‌های الکترونیکی و کریستالیت‌های ویگنر در مایعات دوقطبی، ارتباط نزدیکی با همبستگی‌های قوی میان ذرات دارد. به طور کلی، این کشف می‌تواند زمینه‌ساز تحقیقات بیشتر در خصوص پدیده‌های کوانتومی در سیستم‌های دوبعدی باشد.
نظر شما