Hassas Kuantum Teknolojileri İçin Koruyucu Zırh Üretiliyor

Bilim adamlarının oluşturduğu bir ekip, oldukça duyarlı olan kuantum sistemleri için bir zırh buluş ettiler. Bu zırhlar, kuantum sistemlerinin düşük enerjiyle çalışan elektronik cihazlarda temel olarak kullanılmasını sağlıyor. Ve kuantum sistemlerini yeterince dayanıklı hale getiriyor.

Bilim adamları, bu zırhları oluştururken sıvı galyum metalinin damlacıklarını oksitlediler. Ve korunacak malzemeler üstüne bu damlacıkları bastırıp malzemeleri galyum oksitle kapladılar. Matthias Wurdack, geleneksel katmanlama teknolojisiyle ziyan olan ince malzemeleri korumanın fazlaca mühim bulunduğunu söylemiş oldu.

Wurdack, bu koruyucu kaplamanın atomik yönden ince malzemeler için tıpkı bir vücut zırhı benzer biçimde çalıştığını belirtti. Optoelektronik özelliklerini ve işlevselliğini tam olarak korurken malzemeye büyük seviyede zarar veren yüksek enerjili parçacıklara karşı koruma sağladığını da ekledi.

Prof. Elena Ostrovskaya: bu yeni tekniğin ultra ince elektronik cihazlara dayalıdır. Ve bir endüstrinin gelişmesine ön ayak olacaktır. Bana nazaran iki boyutlu malzemelerin bazı muhteşem özellikleri var. Bu malzemeler oldukça düşük dirence sahipler ve ışıkla etkileşimleri de oldukça etkili.

Bu özellikleri dolayısıyla iklim değişikliğine karşı muharebede büyük bir rol üstlenebilirler.

2020 senesinde dünya üstündeki elektrik tüketiminin %8’i data teknolojileri kaynaklıydı. Bilgisayarların, akıllı telefonların, Google ve Amazon benzer biçimde büyük veri merkezlerinin bundaki oranı epeyce fazladır. Suni zekâ hizmetlerine ve akıllı cihazlara olan talebin ansızın artmasıyla bu rakamın her on yılda bir iki katına çıkacağı tahmin ediliyor.

Fakat bu emek harcama, öteki cihazlara alternatif olarak düşük enerjiyle çalışan elektronik ve optoelektronik cihazlar üretilebileceğini vaat ediyor. Tungsten disülfit benzer biçimde iki boyutlu, yarı iletken malzemelerin üstün performanslarından yararlanılarak yapılıyor.

Wurdack’a nazaran; iki boyutlu malzemeler kullanarak daha etkili cihazlar yapmanın karbon emisyonunu azaltmanın da ötesinde avantajları olacak. İki boyut teknolojisi ek olarak uzay gemileri ya da batarya ömrüyle daha azca sınırı olan olan Nesnelerin İnterneti cihazlarının işlemcileri için süper etkili sensörler yapımına olanak sağlar.

Ekip, bir sıvı galyum damlacığını havaya maruz bıraktı.

Bu damlacığın yüzeyinde yalnız üç nanometre genişliğinde, tamamıyla eşit bir galyum oksit tabakası oluştu. Ekip bu tabakayı kullanarak koruyucu katmanlarını oluşturdu. İki boyutlu araç-gereç üstüne damlatılan damlacığa cam bir sürgüyle bastırılarak yüzeyde oluşan galyum oksit tabakası; sıvı galyumdan, malzemenin santimetrik ölçülerine kadar tüm yüzeyine aktarılabilmektedir.

Bu ultra ince galyum oksit tabakası yalıtkan bir amorf (Kesin bir kristal yapıya haiz olmayan katı maddeler.) camı olduğundan altındaki iki boyutlu yarı iletken malzemenin optoelektronik özelliklerini korur. Oluşan cam katman ek olarak malzemenin bu özelliklerini fazlaca düşük sıcaklıklarda (Kriyojenik) da artabilir. Ve malzemeyi üstünde biriken öteki maddelere karşı fazlaca iyi korur. Bu yöntemle korunan malzemelerden; ışık yürüyerek diyotlar, lazerler ve transistörler benzer biçimde optik cihazların üretilmesi sağlanırr.

Wurdack “Mevcut teknolojiye, sanayi uygulamalarında ölçeklenecek güzel bir alternatif sağladık.” dedi. Bu teknolojiyi kullanarak koruyucu katman oluşturabilecek bir yazıcı geliştirmek için sanayi ortakları bulmayı umuyoruz,dedi. Geliştirmek istedikleri yazıcının herhangi bir laboratuvara tıpkı bir litografi aleti benzer biçimde gidebileceğini belirtti.

“Bunun benzer biçimde araştırmaların endüstriyel sektörlere girdiğini görmek coşku verici olurdu.” dedi.  Araştırmanın orijinal makalesi “Ultra ince Ga₂O₃ camı: Büyük ölçekli pasivasyon ve tek katmanlı WS₂ için koruyucu araç-gereç” ismiyle Aralık 2020’de Advanced Materials‘da gösterildi.