Bilim İnsanları Atomaltı Parçacıklardan Oluşan Tuhaf Bir Malzeme Keşfetti
Bu malzeme, bozonik korelasyonlu yalıtkan olarak adlandırılıyor ve iki farklı katmanlı malzemenin hafifçe kaydırılmasıyla elde ediliyor.
Bu malzemenin nasıl çalıştığını anlamak için, önce bozonlar ve fermiyonlar hakkında biraz bilgi sahibi olmamız gerekiyor. Kuantum fiziğinde, parçacıklar iki ana gruba ayrılır: bozonlar ve fermiyonlar. Bozonlar, aynı kuantum durumunu paylaşabilen parçacıklardır. Örneğin, ışığı oluşturan fotonlar bozondur. Fermiyonlar ise aynı kuantum durumunu paylaşamayan parçacıklardır. Örneğin, elektronlar fermiyondur.
Bozonlar ve fermiyonlar arasındaki bir başka fark da spindir. Spin, parçacıkların kendi etrafında dönmesi gibi düşünülebilen bir kuantum özelliğidir. Bozonların spinleri tam sayılardır (0, 1, 2…), fermiyonların spinleri ise yarım sayılardır (1/2, 3/2, 5/2…).
İşte burada ilginç bir şey oluyor: bazen iki fermiyon bir araya gelip bir bozon oluşturabiliyor. Bunu yapmak için, bir elektron ve bir elektronun eksikliği olan bir delik gibi zıt yüklü iki fermiyon gerekir. Bu iki fermiyon birbirine bağlanarak eksiton adı verilen bir bozon oluşturur.
Eksitonlar normalde çok kararsızdır ve kolayca yok olurlar. Ancak bilim insanları, eksitonları daha uzun süre yaşatabilmek için yeni bir yol buldular. Bunun için tungsten diselenid ve tungsten disülfid adı verilen iki katmanlı malzemeleri kullandılar. Bu malzemelerin her biri atom kalınlığında ince tabakalardan oluşuyor.
Bilim insanları bu iki tabakayı üst üste yerleştirdiler, ancak tam olarak hizalamadılar. Bu şekilde moiré deseni adı verilen ilginç bir geometrik yapı oluşturdular. Moiré deseni, iki tabakanın arasındaki küçük açının neden olduğu tekrarlanan şekillerdir.
Moiré deseni sayesinde eksitonlar daha kararlı hale geldiler ve daha düşük sıcaklıklarda bile var olabildiler. Ayrıca eksitonlar arasında güçlü bir etkileşim de ortaya çıktı. Bu etkileşim, malzemenin yalıtkan davranmasına neden oldu. Yani elektrik akımını iletemedi.
Bu yeni malzeme hem yeni hem de maddenin yeni bir halidir. Bilim insanları bu malzemenin optik ve elektronik özelliklerini daha fazla araştırmayı planlıyorlar. Belki de bu malzeme gelecekte yeni teknolojilerin temelini oluşturabilir.
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: Bilim İnsanları Atomaltı Parçacıklardan Oluşan Tuhaf Bir Malzeme Keşfetti