경계 내에서 물질을 제한하는 행위인 구속은 물질의 특성과 이를 통한 분자의 움직임을 변경할 수 있습니다.
연구원 Frank Barrows는 "이 고유한 길이 척도에서 조사함으로써 양자 간섭을 나타내는 매우 흥미로운 보강 간섭 현상을 볼 수 있었고 동시에 전자와 이온이 상호 작용하는 방식에 대한 새로운 정보를 얻을 수 있었습니다."라고 말했습니다.
티타니아의 경우 전자가 독특한 패턴으로 서로 간섭하게 하여 산화물의 전도도, 즉 전기를 전도하는 정도를 높였습니다. 이 모든 것은 과학자들이 양자 효과와 전자와 분자의 움직임을 모두 볼 수 있는 중간 규모에서 일어났습니다.
전체적으로 이 연구는 과학자들에게 원자, 전자 및 기타 입자가 양자 수준에서 어떻게 행동하는지에 대한 더 많은 통찰력을 제공합니다. 그러한 정보는 정보를 처리할 수 있고 다른 전자 응용 분야에서 유용할 수 있는 새로운 재료를 설계하는 데 도움이 될 수 있습니다.
Barrows는 "이 작업을 실제로 차별화한 것은 우리가 조사한 규모의 크기였습니다."라고 Barrows는 말합니다. 전자와 이온이 상호 작용하는 방식에 대한 새로운 정보를 얻을 수 있습니다."
“일반적으로 티타니아와 같은 산화물에 전류를 가하면 전자가 단순한 파형으로 물질을 통해 흐릅니다. 동시에 이온 또는 하전 입자도 이동합니다. 이러한 프로세스는 전도성 및 저항과 같은 재료의 전자 수송 특성을 발생시키며, 이는 차세대 전자 장치 설계에 활용됩니다.
"우리 연구에서 우리가 한 것은 필름의 기하학이나 모양을 제한하여 재료 속성을 변경하는 방법을 이해하려고 시도한 것입니다.”라고 연구원인 Charudatta Phatak이 말했습니다.
시작하기 위해 연구원들은 티타니아 필름을 만든 다음 그 위에 패턴을 설계했습니다. 패턴에는 단순한 구멍이있었습니다. 10 에 20나노미터 떨어져 있습니다. 기하학적 패턴을 추가하면 암석을 수역에 던지면 파도를 통과하는 파도가 변경되는 것과 같은 방식으로 전자의 움직임이 변경됩니다. 티타니아의 경우 패턴이 전자파를 서로 간섭하여 산화물이 더 많은 전기를 전도하도록 했습니다.
"간섭 패턴은 기본적으로 티타니아와 같은 물질에서 정상적으로 이동하는 산소 또는 이온을 제자리에 유지합니다. 그리고 우리는 그 파도의 건설적인 간섭을 얻기 위해 그것들을 제자리에 유지하는 것이 중요하거나 필요하다는 것을 발견했습니다.”라고 Phatak이 말했습니다.
연구원들은 전자 홀로그래피와 전자 에너지 손실 분광법이라는 두 가지 기술을 사용하여 전도도 및 기타 특성을 조사했습니다. 이를 위해 그들은 Argonne의 Center for Nanoscale Materials(CNM)는 암사슴 Office of Science 사용자 시설, 샘플을 조작하고 일부 측정을 수행합니다.
"매우 어려운 패턴에서 이러한 구멍을 충분히 생성할 수 없었다면 이 독특한 간섭 패턴을 볼 수 없었을 것입니다.”라고 Barrows가 말했습니다."전문 지식과 리소스 CNM 그리고 Argonne의 재료 과학 부서는 우리가 이 새로운 행동을 관찰하는 데 중요한 역할을 하는 것으로 판명되었습니다.”
미래에 연구자들이 전도도 증가의 원인을 더 잘 이해할 수 있다면 잠재적으로 전기적 또는 광학적 특성을 제어하고 양자 정보 처리에 이 정보를 활용할 수 있는 방법을 찾을 수 있습니다. 통찰력은 저항을 전환할 수 있는 재료에 대한 이해를 확장하는 데 사용할 수도 있습니다. 저항은 재료가 전류에서 전자의 흐름에 저항하는 정도를 측정합니다.
"저항 스위칭 재료는 정보 전달자가 될 수 있기 때문에 관심이 있습니다. 하나의 저항 상태는 0 그리고 다른 하나는 될 수 있습니다 1"라고 파탁이 말했다."우리가 한 일은 기하학적 구속을 사용하여 이러한 속성을 제어할 수 있는 방법에 대해 좀 더 통찰력을 제공할 수 있습니다.”
이라는 제목의 그들의 논문"티타니아 안티도트 박막의 중간 규모 구속 효과 및 양자 간섭 발생" 에 출판 ASC나노.