ஜப்பானில் உள்ள நகோயா பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த ஒரு குழு, இதுவரை கண்டிராத ருத்தேனியம் பாஸ்பைடு வடிவத்தை அதன் குளிர்ந்த நிலையில் அணுக்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களின் அசாதாரண கட்டமைப்பைக் கண்டுபிடித்துள்ளது. ஒரு உலோகம் அதிக வெப்பநிலையில் கடத்தியாகவும், குறைந்த வெப்பநிலையில் மின்கடத்தியாகவும் எப்படி இருக்கும் என்ற புதிரை இது தீர்க்கலாம்.
ருத்தேனியம் என்பது பிளாட்டினம் உலோகக் குழுவைச் சேர்ந்த ஒரு அரிய உலோகமாகும். ஒரு சேர்மமாக, ருத்தேனியம் பாஸ்பைடு (RuP) அதன் நிலைத்தன்மை மற்றும் கடத்துத்திறன் காரணமாக பொதுவாக ஒரு பொருளாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ரூபி ஒரு உலோகத்தைப் போல செயல்படுகிறது மற்றும் அறை வெப்பநிலையில் மின்சாரத்தை கடத்துகிறது. இருப்பினும், 2011 இல் 0 டிகிரி செல்சியஸுக்குக் கீழே குளிர்விக்கும்போது, அதன் மின் எதிர்ப்பு அதிகரிக்கிறது, மேலும் அது ஒரு இன்சுலேட்டராக மாறுகிறது.
ஒரு உலோகமானது அதிக வெப்பநிலையில் உள்ள உலோகக் கட்டத்திலிருந்து குறைந்த வெப்பநிலையில் இன்சுலேடிங் கட்டத்திற்கு மாறும்போது, அது ஒன்றிலிருந்து மற்றொன்றுக்கு மாறும்போது அது உலோக-இன்சுலேட்டர் மாற்றம் (MIT) எனப்படும். எவ்வாறாயினும், RP இந்த மாற்றத்திற்கு உட்படும் வழிமுறை சர்ச்சைக்குரியது. “இது 10 ஆண்டுகளுக்கும் மேலாக விவாதிக்கப்பட்டது, ஆனால் பொறிமுறையில் ஒருமித்த கருத்து இல்லை” என்று முன்னணி எழுத்தாளர், இணை பேராசிரியர் டைகோரூ ஹிராய் விளக்குகிறார். “மாற்றத்தின் தோற்றமும் மிகவும் ஆர்வமாக உள்ளது, குறிப்பாக இந்த மாற்றம் அடக்கப்படும்போது சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டி தோன்றும்.”
ஹிராய் தலைமையிலான குழு, இணைப் பேராசிரியர் நயோயுகி கட்டயாமா மற்றும் நகோயா பல்கலைக்கழகத்தின் பொறியியல் பட்டதாரி பள்ளியின் மாணவி கீதா கோஜிமா ஆகியோருடன், சின்க்ரோட்ரான் கதிர்வீச்சு X என்ற நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி MITயின் பொறிமுறையை தெளிவுபடுத்த குறைந்த வெப்பநிலையில் RuP இன் பண்புகள் மற்றும் படிக அமைப்பை ஆய்வு செய்தனர். – கதிர் மாறுபாடு. அவர்கள் தங்கள் முடிவுகளை வெளியிட்டனர் அமெரிக்க கெமிக்கல் சொசைட்டியின் ஜர்னல்.
அதிக வெப்பநிலையில் காணப்படும் ருத்தேனியம் மூலக்கூறுகளுக்கு இடையே உள்ள சீரான தூரம், திடப்பொருள் உலோகத்திலிருந்து இன்சுலேட்டராக மாறியதால் மாற்றியமைக்கப்பட்டது என்பதை குழு கண்டுபிடித்தது. குறைந்த வெப்பநிலையில், படிகமானது லீனியர் ட்ரைமர் எனப்படும் ஒரு அமைப்பை உருவாக்குகிறது, இது ஒரு தோட்ட லேட்டிஸைப் போல தோற்றமளிக்கிறது, இது முக்கோணங்களின் வரிசையுடன் அமைக்கப்பட்டிருக்கும், அவற்றின் மேல் மற்றும் கீழ் புள்ளிகள் மற்றும் நேர் வரிசையில் இணைக்கப்பட்டுள்ளன.
வழமையாக திடப்பொருட்களில் காணப்படும் மூலக்கூறுகளில் இருந்து வேறுபட்ட வகை, ரூபி டிரைமர்கள் குறைந்த வெப்பநிலை கட்டத்தில் நுழையும் போது நான்கு எலக்ட்ரான்களை இணைத்து இரசாயன பிணைப்புகளை உருவாக்குகின்றன. ஒரு உலோகம் அதிக வெப்பநிலையில் கடத்தியாகவும், குறைந்த வெப்பநிலையில் மின்கடத்தியாகவும் எப்படி இருக்கும் என்ற புதிரைத் தீர்க்க இது உதவும். மின்சார ஓட்டத்திற்கு எலக்ட்ரான்கள் முக்கியம், எனவே இந்த மும்மடங்கு மூலக்கூறுகளை உருவாக்க இவை பிடிக்கப்படும் போது, அது மின்சார ஓட்டத்தை தடுக்கிறது.
“மூன்று மூலக்கூறு அணுக்களை ஒரு நேர் கோட்டில் இணைத்து எலக்ட்ரான்களைப் பிடிப்பதன் மூலம் ருத்தேனியம் ஒரு உலோகத்திலிருந்து ஒரு இன்சுலேட்டருக்கு மாறுகிறது என்பதை நாங்கள் கண்டுபிடித்தோம்” என்று ஹிராய் விளக்குகிறார். “புதிய வகை மூலக்கூறு நான்கு எலக்ட்ரான்களால் இணைக்கப்பட்ட மூன்று அணுக்களால் ஆனது, ஆனால் இதுவரை திடப்பொருட்களில் காணப்படும் பெரும்பாலான மூலக்கூறுகள் இரண்டு எலக்ட்ரான்களால் இணைக்கப்பட்ட இரண்டு அணுக்களால் ஆனவை. மூலக்கூறுகள் பலவிதமான வடிவங்கள் மற்றும் பிணைப்பு வகைகளில் வருகின்றன, ஆனால் அவை உள்ளன. திடப்பொருட்களில் சில அறியப்பட்ட மாறுபாடுகள் உள்ளன.ரூபியில் காணப்படும் மூலக்கூறு சுற்றுப்பாதைகள் முக்கியமானவை, அவை திடப்பொருட்களில் கூட மூலக்கூறு உருவாக்கத்தில் பன்முகத்தன்மை இருப்பதைக் காட்டுகின்றன.”
திடப்பொருட்களில் மூலக்கூறுகளின் உருவாக்கம், அவற்றின் மின் மற்றும் ஒளியியல் பண்புகளை மாற்றுகிறது, சென்சார்கள் மற்றும் மாறுதல் சாதனங்களுக்கு பொருந்தும். ஆனால் குழுவின் கண்டுபிடிப்புகள் அந்த ஆராய்ச்சியின் திசையை விரிவுபடுத்துகின்றன. “பல்வேறு வகையான மூலக்கூறுகளின் கண்டுபிடிப்பு காந்த, மின்சாரம் மற்றும் அழுத்த புலங்களைப் பயன்படுத்தி பண்புகளில் விரைவான மாற்றங்கள், வேகமான பதில்கள் மற்றும் மூலக்கூறு கட்டுப்பாட்டை செயல்படுத்த முடியும்” என்று ஹிராய் விளக்குகிறார். “மூலக்கூறு சுற்றுப்பாதையின் உருவாக்கம் மின் கடத்துத்திறனை கணிசமாக மாற்றுகிறது, இது வெப்பநிலை உணரியாகப் பயன்படுத்தப்படலாம். மேலும், மூலக்கூறு சுற்றுப்பாதைகளின் உருவாக்கம் ஒளி பரிமாற்றத்தை கணிசமாக மாற்றுவதால், வெப்பநிலையைப் பொறுத்து ஒளி பரிமாற்றத்தை மாற்றும் ஸ்மார்ட் ஜன்னல்களையும் நாங்கள் பரிசீலித்து வருகிறோம்.”
இந்த ஆராய்ச்சிக்கு அறிவியல் ஆராய்ச்சிக்கான கிராண்ட்-இன்-எய்ட் (JP20H01858, JP22H01178) மற்றும் அறிவியல் மேம்பாட்டுக்கான ஜப்பான் சொசைட்டி மற்றும் புதுமையான பகுதிகள் மீதான அறிவியல் ஆராய்ச்சிக்கான கிராண்ட்-இன்-எய்ட் (ஆராய்ச்சி பகுதி முன்மொழிவு வகை) “கட்டுப்பாடு மற்றும் செயல்பாடு குவாண்டம் திரவ படிகங்கள்” (JP22H04462).
கதை ஆதாரம்:
வழங்கிய பொருட்கள் நகோயா பல்கலைக்கழகம். குறிப்பு: நடை மற்றும் நீளத்திற்கு உள்ளடக்கம் திருத்தப்படலாம்.