İnsanlar binlerce yıldır elektrik yükünü inceliyor ve bu incelemenin sonuçları bugünkü modern uygarlığımıza da şekil veriyor. Gündelik yaşantımız elektrikli aydınlatmaya, akıllı telefonlara, otomobillere ve bilgisayarlara bağlı. Bütün bunlar, elektrikle ilgili ilk görüntüleri kaydeden insanların tahmin edemeyeceği seviyelere ulaşmış durumda.
Northeastern Üniversitesi'nden bilim insanları, elektrik yükünü yönlendirmenin yeni bir yolunu keşfetti. Bu keşfin, gelecekteki teknolojide devasa değişiklikler yaratabileceği düşünülüyor. Fizik doçenti Swastik Kar, yeni keşifle birlikte sinyalleri tespit edip nakletmenin yolunun değişebileceğini, bunun yanı sıra şeyleri algılama ve bilgi depolama yöntemlerimizin de değişebileceğini kaydediyor.
Elektronlar birbirini itmiyor ve bir yapı oluşturuyor
Modern teknolojinin en önemli özellikleri arasında elektronları hareket ettirme, yönlendirme ve depolama yeteneği geliyor. Nanoscale'de yayınlanan makaleye bakılırsa, araştırmacılar elektronlarla tamamen yeni bir şey yapmanın yolunu buldular: elektronların kendilerini durağan ve kristalimsi bir yapı içinde eşit bir biçimde dağıtmaları.
Fizikçi Kar'a göre, bu neredeyse maddenin yeni bir hali demek oluyor çünkü yeni dizilim 'saf biçimde elektronik.' Bilim insanlarının bunu keşfetmesi de tesadüfen oldu. Araştırmacılar, sadece birkaç atom kalınlığında olan kristalsi malzemeler (2 boyutlu malzemeler) üzerinde deney yaparken yeni durumu fark etti. Bu malzemeler, sonsuz bir dama tahtasına benzer şekilde, kendini sürekli tekrar eden atom yapılarından oluşuyor. 2 boyutlu malzemeler o kadar ince ki bunların içinde elektronlar yalnızca iki yönde hareket edebiliyor.
Bu çok ince malzemeleri istiflemek, katmanlar kuantum seviyelerinde birbiriyle etkileşime geçtiği için beklenmedik etkiler yaratabiliyor. Kar ve meslektaşları, bizmut selenid ve bir geçiş metali kalkojenini birbirlerinin üzerindeyken incelerken işlerin tuhaflaştığını fark ettiler. Elektronların normalde birbirini itmesi gerekiyordu çünkü eksi yüklü oldukları için diğer eksi yüklü parçacıklardan uzaklaşmaları bekleniyordu. Bununla birlikte, bu katmanlardaki elektronlar birbirlerine itmek yerine, durağan bir yapı meydana getirdiler. Yani iki katman arasında, bir de elektronlardan oluşan birikintiler meydana geldi.
İlk başta bunun bir hata olduğunu düşünen bilim insanları, sonuçları doğrulamak için bir dizi faktörü de hesaba kattı. Kar, "Hiç elma ağacının dallarından mango sarkabilir mi?" diye sorarak şaşkınlığını dile getiriyor ve hâlâ yanlış yolda olduklarını düşünüyordu ancak doktora öğrencisi Zachariah Hennighausen'in tekrar tekrar yaptığı testler ve deneylerden de aynı sonuç çıkınca, bu heyecan verici keşfin doğruluğuna ikna oldular. İki katmanın arasında bir elektron katmanı bulunuyor ve elektronların oluşturduğu yapı, diğer iki katmandaki yön değişikliğiyle birlikte değişiyordu.
Fizikçi Arun Bansil'e göre bu durumun teorik açıklaması, birikintilerin oluştuğu yerlerde potansiyel bir delik, çukur ya da hendek olması. Bu çukurlar kuantum mekanik ve fiziksel faktörlerin birleşmesiyle oluşuyor olabilirler.
Yeni keşif hâlâ başlangıç aşamasında, ancak gelecekteki elektronik, algılama ve sensör sistemleri ve bilgi işlem gibi teknolojilere ilişkin umut verici görünüyor.
