นักวิจัยได้ค้นพบวิธีใหม่ในการเปลี่ยนโพลาไรเซชันของวัสดุเฟอร์โรอิเล็กทริกบางเฉียบ กลไกที่เรียกว่า เพราะมันเกิดขึ้นเมื่อชั้นอะตอมที่อยู่ติดกันในวัสดุเลื่อนผ่านซึ่งกันและกัน อาจเป็นทางเลือกที่มีประสิทธิภาพในการควบคุมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก ความสามารถในการสลับโพลาไรเซชันทางไฟฟ้าบนพื้นที่ขนาดเล็กเป็นกุญแจสำคัญสำหรับเทคโนโลยีสมัยใหม่ เช่น ฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ที่จัดเก็บ
และดึงข้อมูล
ปริมาณมาก ขนาดของโดเมนโพลาไรเซชันแต่ละรายการ (นั่นคือ พื้นที่ที่มีโพลาไรเซชันคงที่) ภายในอุปกรณ์ที่ใช้ซิลิกอนซึ่งใช้กันทั่วไปสำหรับการจัดเก็บข้อมูลนั้นลดลงอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ตั้งแต่ความหนาประมาณ 100 นาโนเมตรไปจนถึงระดับอะตอม ความท้าทายหลัก
ในการทำให้โครงสร้างเหล่านี้มีขนาดเล็กลงคือการเอาชนะปฏิสัมพันธ์ระยะยาวระหว่างโดเมนข้างเคียง ซึ่งมีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดการโพลาไรเซชันของแต่ละโดเมนในแนวเดียวกัน เอฟเฟกต์พื้นผิวยังมีความสำคัญมากขึ้นเมื่อขนาดโดเมนเล็กลงเนื่องจากอัตราส่วนพื้นผิวต่อปริมาตรเพิ่มขึ้น
ทำลายความสมมาตร เพื่อจัดการกับปัญหาเหล่านี้ นักวิจัยได้เริ่มสำรวจทางเลือกอื่นแทนซิลิกอนในรูปแบบของวัสดุสองมิติ เช่น โบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยม (h-BN) และไดซัลโคเจนไนด์โลหะทรานซิชัน (TMDs) วัสดุเหล่านี้ซึ่งสามารถสร้างให้มีความหนาเพียงหนึ่งอะตอมแต่ยังคงเป็นผลึกด้วยโครงตาข่าย
และสมมาตรที่กำหนดไว้อย่างดี ประกอบขึ้นจากเลเยอร์ที่ซ้อนกันซึ่งถูกยึดเข้าด้วยกันโดยอันตรกิริยาแบบแวนเดอร์วาลส์ (vdW) ที่อ่อนแอ อย่างไรก็ตาม โพลาไรเซชัน ที่เติบโตตามธรรมชาตินั้นมีข้อจำกัด เนื่องจากเป็นพลังงานที่ดีสำหรับวัสดุเหล่านี้ที่จะใช้โครงสร้าง vdW ที่เรียกว่า “สมมาตรแบบศูนย์กลาง”
ซึ่งมีลักษณะเหมือนกันเมื่อพลิกคริสตัล นักวิจัยของอิสราเอลได้ทำลายความสมมาตรที่ไม่ต้องการนี้โดยการควบคุมมุมหรือบิดระหว่างชั้น h-BN ที่ซ้อนกันสองชั้น ในกระบวนการนี้ พวกเขาค้นพบโพลาไรเซชันแบบถาวรและสลับได้จำนวนมาก ซึ่งตั้งฉากกับพื้นผิวของวัสดุที่บริเวณรอยต่อระหว่างเลเยอร์
อธิบาย
“การจัดเรียงซ้อนที่ทำลายสมมาตรและโฮสต์โพลาไรเซชันเป็นหนึ่งในห้าของการกำหนดค่าที่เป็นไปได้” “เราแบ่งสิ่งเหล่านี้ออกเป็นสองกลุ่ม: แนวการบิด ‘แนวขนาน’ และ ‘แนวขนาน’” ในการกำหนดค่าแบบขนานที่เหมาะสมที่สุด (AA’) อะตอมของไนโตรเจนในชั้นหนึ่งและอะตอมของโบรอนของชั้น
ที่อยู่ติดกันซ้อนทับกันอย่างเต็มที่ ในการวางแนวขนานที่ไม่เสถียร (AA) อะตอมของไนโตรเจนขนาดใหญ่จะถูกบังคับให้นั่งทับกัน ทำให้เกิดแรงผลักระหว่างชั้น เพื่อแก้ปัญหานี้ เลเยอร์จะเลื่อนไปทางด้านข้าง เลื่อนผ่านกันจนสามารถสร้างกองที่แพร่กระจายได้ซึ่งมีอะตอมเพียงครึ่งเดียวซ้อนทับกัน
เมื่อเราสแกนศักยภาพพื้นผิวเฉพาะจุดด้วยปลายกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม เราสังเกตเห็นรูปแบบ ‘มัวร์’ ที่สวยงามของโดเมนสามเหลี่ยมซึ่งโพลาไรเซชัน (นอกระนาบ) พลิกกลับ” ผนังโดเมนเลื่อนสิ่งที่สำคัญที่สุด นักวิจัยพบว่าการสแกนทิปที่มีความเอนเอียงด้วยไฟฟ้าบนพื้นผิวทำให้ผนังโดเมนในวัสดุ
ด้วยการคำนวณเชิงตัวเลขอย่างครอบคลุมโดยสมาชิกในทีมนักวิจัยจึงสามารถติดตามว่าประจุไฟฟ้าบนจุดขัดแตะต่างๆ ในการจัดลำดับ h-BN ซ้ำเนื่องจากความสมมาตรที่ขาดหายไปนั้นเป็นอย่างไร นำโดยสมาชิกอีกคนของความร่วมมือพวกเขาใช้ข้อมูลนี้เพื่อสร้างแบบจำลองที่เข้าใจได้ง่าย
ซึ่งอธิบาย
ปรากฏการณ์ดังกล่าว จากข้อมูลปรากฎว่ามีการแข่งขันระหว่างแรงดึงดูดของคูลอมบ์และแรง ในคู่ของอะตอมที่ถูกบดบังเต็มดวงกับคู่ที่แยกออกจากกัน กลไกนี้สามารถใช้ในการทำนายพฤติกรรมโพลาไรเซชันที่คล้ายคลึงกันในผลึกไดอะตอมแบบหกเหลี่ยมอื่นๆ สังเกตว่าการมีอยู่ของโพลาไรเซชัน
ที่เสถียรในระบบที่บางเพียง 2 อะตอมอาจมีประโยชน์อย่างมากสำหรับความพยายามในการย่อขนาดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่ลบเลือน ในระดับอะตอม อิเล็กตรอนสามารถอุโมงค์ควอนตัมได้อย่างมีประสิทธิภาพผ่านทั้งสองชั้น และกลไกการสร้างอุโมงค์นี้สามารถใช้ในการอ่าน
และเขียนโพลาไรเซชันได้อย่างรวดเร็ว เมื่อมองในระยะยาว เขาเสนอว่ากลไกการสลับโพลาไรเซชันแบบเลื่อนเชิงกลด้านข้างและแบบตั้งฉากที่สังเกตได้จากการศึกษานี้ ซึ่งมีรายละเอียดอยู่อาจมีการใช้งานนอกเหนือจากที่เราสามารถคาดการณ์ได้ในปัจจุบัน เลื่อนผ่านกัน
การเลื่อนนี้ทำให้สามารถเปลี่ยนการวางแนวโพลาไรเซชันภายในเครื่องได้ตามต้องการเกี่ยวกับกระบวนการอื่นๆ ที่อาจซ่อนหรือเลียนแบบการสลายตัวของโปรตอนในเครื่องตรวจจับของตน แหล่งที่มาที่ใหญ่ที่สุดของเหตุการณ์พื้นหลังดังกล่าวคือนิวตริโนจากรังสีคอสมิก ซึ่งเป็นอนุภาคพลังงานสูง
ที่ส่งระเบิดชั้นบรรยากาศของโลกอย่างต่อเนื่องจากแหล่งกำเนิดในกาแลคซีของเราและที่อื่นๆ เศษเล็กเศษน้อยของการชนเหล่านี้ถูกครอบงำซึ่งจะสลายตัวเป็นมิวออนและนิวตริโนของมิวออนในปฏิกิริยาเช่น โดยที่แถบแนวนอนแสดงถึงแอนตินิวตริโน จากนั้นมิวออนจะสลายตัว เป็นอิเล็กตรอนและนิวตริโน
กระบวนการนี้จึงควรสร้างเหตุการณ์มิวออน-นิวตริโน “บรรยากาศ” สองเหตุการณ์สำหรับเหตุการณ์อิเล็กตรอน-นิวตริโนทุกครั้ง อย่างไรก็ตาม สร้างความประหลาดใจให้กับนักวิจัยที่ทำงานเกี่ยวกับเครื่องตรวจจับลักษณะคล้ายคามิโอคันเดะที่เรียกว่าการทดลอง และของทีมคามิโอคันเดะเอง
กลับไม่เห็นอัตราส่วนนี้ การทดลองทั้งสองเห็นจำนวนนิวตริโนทั้งสองประเภทที่ใกล้เคียงกัน เช่นเดียวกับปัญหาสุริยะ-นิวตริโน นักฟิสิกส์หลายคนคิดในตอนแรกว่า “ความผิดปกติของบรรยากาศ-นิวตริโน” นี้เป็นเพียงเพราะปัญหาในการทดลอง หรืออาจเป็นไปได้ว่าแบบจำลองการสร้างนิวตริโนในชั้นบรรยากาศ อย่างไรก็ตาม ในปี 1998 คามิโอคันเดรุ่นใหญ่
