اكتشف العلماء طريقة جديدة للتحكم في المعادن على المقياس الذري

يمكن أن يساعد هذا الاكتشاف في جعل الإلكترونيات أسرع وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة.

الباحثون في جامعة مينيسوتا توين سيتيز لقد وجدوا طريقة جديدة لتغيير سلوك المعدن إلكترونيًا من خلال التحكم في التفاعلات على المستوى الذري عند الحدود حيث تلتقي مادتان.

الدراسة التي نشرت في اتصالات الطبيعةيوضح أن الاستقطاب البيني يمكن أن يغير وظيفة العمل السطحي لثاني أكسيد الروثينيوم المعدني (RuO₂) بأكثر من 1 إلكترون فولت (eV)، وذلك ببساطة عن طريق تغيير سمك الفيلم على مقياس النانومتر.

يقول بهارات جالان، الأستاذ ورئيس قسم الهندسة الكيميائية وعلوم المواد في جامعة مينيسوتا: “كثيرًا ما نفكر في الاستقطاب على أنه شيء ينتمي إلى العوازل أو المواد الكهروضوئية، وليس المعادن”. “يُظهر عملنا أنه من خلال تصميم الواجهة الدقيق، يمكنك تثبيت الاستقطاب في نظام معدني واستخدامه كمقبض لضبط الخصائص الإلكترونية. وهذا يفتح طريقة جديدة تمامًا للتفكير في التحكم في المعادن.”

التعبئة الذرية تغير الموصلية

يصبح التأثير أقوى عندما يبلغ سمك الغشاء المعدني حوالي 4 نانومتر، أي ما يقرب من عرض شريط واحد من المعدن الحمض النووي. وعلى هذا المقياس، يتغير المعدن من ترتيب “ممتد” تفرضه المادة الأساسية إلى هيكل أكثر “استرخاء”. يُظهر هذا التحول أن الطريقة التي يتم بها ترتيب الذرات فيزيائياً يمكن أن تؤثر بشكل مباشر وبشكل قابل للقياس على كيفية توصيل المعدن للكهرباء واستجابته للكهرباء.

وقال سيونج جيو جيونج، المؤلف الأول للدراسة والباحث في مجموعة جالان: “كان هذا مفاجئًا”. “كنا نتوقع تأثيرات واجهة دقيقة، ولكن ليس مثل هذا التغيير الكبير الذي يمكن التحكم فيه في وظيفة العمل. كانت القدرة على تصور الإزاحات القطبية على المقياس الذري وربطها مباشرة بالقياسات الإلكترونية أمرًا مثيرًا بشكل خاص.”

يتجاوز هذا الاكتشاف الفيزياء الأساسية ويمكن أن يساعد في توجيه تطوير الأجهزة الإلكترونية والتحفيزية والكمية المستقبلية.

مرجع: “تعمل نغمات الاستقطاب البيني المستقرة بالسلالة على أكثر من 1 فولت في الهياكل المتغايرة RuO2 / TiO2” بقلم Seung Gyo Jeong، Bonnie YX Lin، Mengru Jin، In Hyeok Choi، Seungjun Lee، Zhifei Yang، Sreejith Nair، Rashmi Choudhary، Juhi Parikh، Anand Santhosh، Matthew Neurock، Kelsey A. ستويرزينغر، جونغ سيوك لي، توني لو، تشينغ تو، جيمس إم. ليبو وبارات جالان، 9 فبراير 2026، اتصالات الطبيعة.
دوى: 10.1038/s41467-026-69200-x

تم تمويل البحث من قبل وزارة الطاقة الأمريكية ومكتب القوات الجوية للبحث العلمي.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.