تدور الإلكترون

البروفيسور يورام داغان من كلية الفيزياء والفلك يقصف بلورة بالليزر ويسخن بلورة أخرى إلى 800 درجة - من أجل إنشاء طبقة نانومترية من المادة بسماكة ذرة واحدة، والتي قد تحل محل السيليكون في المستقبل  "الإلكترونيات "سيستخدم المستقبل خصائص دوران الإلكترون لتخزين كمية مضاعفة من المعلومات داخل وحدة قاعدة إلكترونية واحدة،" كما يقدر

"في العقود الأخيرة، كانت صناعة الإلكترونيات الدقيقة تتقدم وفقًا للمبادئ التي حددها جوردون مور، أحد مؤسسي شركة إنتل، في القانون الذي يحمل اسمه: كل عامين يتضاعف عدد المكونات الموجودة في منطقة معينة". يقول البروفيسور داغان. "ومع ذلك، فإن عملية التصغير هذه لا يمكن أن تكون لا نهاية لها. ولهذا السبب نحاول حاليًا تطوير بديل لأشباه الموصلات القائمة على السيليكون والتي نعرفها. نقوم في مختبري بتطوير بلورات نانوية ذات أساس أكسيدي لهذا الغرض: هياكل تجمع طبقات من بلورة معزولة بالتناوب مع طبقات من بلورة أخرى. ومن المهم أن نلاحظ أنه في بعض الأحيان، حتى عندما يتم عزل البلورتين، يتشكل بينهما سطح نانومتري ذو خصائص خاصة، قادر على توصيل تيار كهربائي."

يتم إنتاج البنية البلورية المتكاملة من خلال عملية معقدة: يتم وضع نوعي البلورات جنبًا إلى جنب، حيث يتم تسخين مادة واحدة إلى درجة حرارة تقارب 800 درجة مئوية، بينما تبقى الأخرى في درجة حرارة الغرفة. يتم إرسال إشارات الليزر فوق البنفسجية إلى البلورة غير المسخنة، وتحرر الذرات منها. وتلتصق الذرات المتحررة بالمادة المسخنة، وتتخذ البنية البلورية للبلورة المستقبلة لها. وبهذه الطريقة يتم الحصول على سطح بسمك ذرة واحدة، وهي في الواقع مادة ثالثة، تجمع بين خصائص المادتين الأصليتين: ذرات تنشأ من مادة واحدة، مرتبة في نمط يميز المادة الأخرى.

"على سبيل المثال، إذا كنا نهدف إلى إنشاء طبقة من الذرات تجمع بين خصائص الاستقطاب العالي والمغناطيسية، فإننا نختار مطابقة بلورة من مادة مغناطيسية مع بلورة تتميز بأنها مادة متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف - وهي مادة ذات استقطاب كهربائي قوي والتي "يتذكرها" حتى لو تمت إزالة المجال الكهربائي الخارجي." يشرح البروفيسور داغان. "في مختبري، نركز على زوج من البلورات المعزولة، التي تناسب أغراضنا: أكسيد اللانثانم والألومنيوم وأكسيد التيتانيوم السترونتيوم. لقد اخترنا هذا الاقتران لأن السطح الذي يفصل بين البلورتين المعزولتين هو على نحو مدهش موصل فائق ومغناطيسي، وهما ظاهرتان تتعارضان عادة مع بعضهما البعض.

تسمح الهياكل النانوية المبنية على طبقة واحدة من الذرات للباحثين بمراقبة الظواهر الفيزيائية والتأثيرات التي لا توجد إلا في الحجم الصغير. وبهذه الطريقة، يمكنهم رؤية الظواهر الموجية التي تؤثر على توصيل الإلكترونات، وملاحظة الظواهر الكمومية المعروفة في الفيزياء النظرية - عندما تترجم إلى السلوك الفعلي للمادة (عند درجات حرارة منخفضة جدًا). ومن بين أمور أخرى، يركز بحث البروفيسور داغان على الظواهر المغناطيسية التي تحدث في المادة المتكاملة، وبشكل خاص على ما يعرف بالتفاعل السبيني: التحكم في اتجاه دوران الإلكترون، والذي يسمى "اللف المغزلي"، والذي قد تغيير وجه الإلكترونيات في السنوات القادمة. ويقدر البروفيسور داغان أن "إلكترونيات المستقبل ستستخدم خصائص دوران الإلكترون لتخزين ضعف كمية المعلومات داخل وحدة إلكترونية أساسية واحدة".

البروفيسور يورام داغان عالم فيزياء يعمل في مجال الحالة الصلبة. أجرى جميع دراساته في جامعة تل أبيب، وفي عام 2005، بعد أربع سنوات من الدكتوراه في جامعة ميريلاند في الولايات المتحدة الأمريكية، انضم إلى هيئة التدريس في الجامعة. حصل البروفيسور داغان على العديد من المنح البحثية وجوائز التميز المختلفة، بما في ذلك جائزة رئيس الجامعة للتميز في التدريس. تتعامل مجموعته البحثية مع الأنظمة الإلكترونية المترابطة بقوة مثل الموصلات الفائقة والمواد المغناطيسية والأسطح التي تفصل بين الأكاسيد.