Kristal Kafeste Mezölçekli Atom Mühendisliği

Bilim dünyası, maddeyi atomik düzeyde kontrol etme konusunda devrim niteliğinde bir gelişmeye imza attı. Nature dergisinde yayımlanan yeni bir araştırmaya göre, bilim insanları üç boyutlu (3D) bir kristal kafes yapısı içerisinde, mesoskopik ölçekte deterministik atomik mühendislik gerçekleştirmeyi başardı.

Lazerler ve iyon tuzakları ile tekil atomların kontrolü kuantum biliminde daha önce önemli kapılar açmış olsa da, bu kontrolün üç boyutlu katı maddelere ve daha geniş ölçeklere taşınması uzun süredir temel bir zorluk olarak görülüyordu. Araştırma ekibi, elektron demeti kullanarak 150 nm x 100 nm x 13 nm boyutlarındaki bir hacim içerisinde, kullanıcı tarafından tanımlanmış 40.000'den fazla kusuru dakikalar içinde düzenli bir şekilde oluşturmayı başardı.

Çalışmada, manyetik yarı iletken olan CrSBr yapısındaki tekil krom (Cr) atomları, 20 pikometrenin altındaki hassasiyete sahip bir elektron demetiyle seçilen arayüz bölgelerine yönlendirildi. Bu işlem sonucunda, ana kristal kafesin içine gömülü, oda sıcaklığında ve mikroskop dışında da kararlılığını koruyan yeni bir yapay madde formu olan "meso-ölçekli kristal" oluşturuldu.

Yapılan hesaplamalar, oluşturulan bu kusurların birbirleriyle etkileşime giren korele safsızlık durumları meydana getirdiğini ortaya koyuyor. Bu buluş, atomik kusurların mesoskopik ve potansiyel olarak makroskobik ölçeklerde mühendisliğinin önünü açıyor.

Bu teknolojik sıçramanın; ölçeklenebilir kuantum teknolojileri, deterministik renk merkezi yerleşimi, çok gövdeli kafes modellerinin kuantum simülasyonları ve atomik ölçekli imalat gibi alanlarda yeni bir çağ başlatması bekleniyor.