قام البروفيسور يجال مئير من جامعة بن غوريون بحل لغز "الشذوذ 0.7"

 تمكن البروفيسور يجال مئير من قسم الفيزياء ومركز إيلسا كاتس في جامعة بن غوريون للأبحاث في مجال النانو والميسكوبكوبيك من حل اللغز الذي شغل الباحثين في مجال الإلكترونيات النانوية منذ حوالي عشرين عامًا. وقد نشرت النتائج التي توصل إليها مؤخرا في مجلة الطبيعة المرموقة

البروفيسور يجال مئير. المصور: داني ماخليس، جامعة بن غوريون.
 تمكن البروفيسور يجال مئير من قسم الفيزياء ومركز إيلسا كاتس في جامعة بن غوريون للأبحاث في مجال النانو والميسكوبكوبيك من حل اللغز الذي شغل الباحثين في مجال الإلكترونيات النانوية منذ حوالي عشرين عامًا. وقد نشرت النتائج التي توصل إليها مؤخرا في مجلة الطبيعة المرموقة.

تتعامل الإلكترونيات النانوية مع مرور الإلكترونات عبر أجهزة مصغرة، يُقاس حجمها بالنانومتر (جزء من المليار من المتر). الوحدة الأساسية لهذه الهياكل تسمى "عنق الزجاجة الكمومي". يمكن وصف مثل هذا الجهاز بأنه انتقال ضيق للغاية بين خزانين من الإلكترونات. كلما كان الممر أوسع، كلما زادت حركة الإلكترونات من خلاله، أي موصلية الجهاز. وتظهر نظرية الكم أن تدفق الإلكترونات المارة خلال عملية الانتقال له طابع موجى (مثل شعاع الضوء)، ولذلك قدر العلماء أن التغير في التوصيل الكهربائي، مع اتساع "عنق الزجاجة"، لن يكون مستمرا بل سيكون تتميز بنوع من "القفزات"، حيث يكون حجم كل خطوة موحدًا ومعروفًا مسبقًا. أثبتت التجارب التي أجريت بالفعل هذا التقييم، مع تغيير واحد: بالإضافة إلى الخطوات المتوقعة، لوحظت خطوة أخرى غير مفسرة في التجارب، سميت باسم حجمها "الشذوذ - 0.7". وقد لوحظت هذه الظاهرة لأول مرة في عام 1988، ولكنها ظلت حتى وقت قريب واحدة من الألغاز التي لم يتم حلها في هذا المجال. 

اقترح البروفيسور مئير وزميله البروفيسور نيد وينجرين من جامعة برينستون حلاً للغز الذي أزعج العديد من العلماء قبل بضع سنوات: إلكترون محصور في عنق الزجاجة نفسها ويحدث اضطرابًا يفسر الشذوذ. وقد فسرت النظرية خصائص هذه الظاهرة كميًا، لكن كان لا يزال من الضروري تفسير أسر الإلكترون أثناء التحول، وهو الأمر الذي بدا غير منطقي للباحثين (وهذا يشبه تكوين بركة من الماء على وجه التحديد في الجزء العلوي من الكوكب). هضبة). التفسير قدمه الآن زميل مائير وكريتمان الدكتور توماس ريتز. قام مائير وريتز بحساب كيف أن حركة الإلكترونات والقوى الكهربائية التي تخلقها حول "عنق الزجاجة" تتسبب في احتجاز إلكترون واحد عند نقطة التحول، وبالتالي أثبتا صحة حل اللغز.

إن الإلكترون المحاصر في مثل هذا عنق الزجاجة قد يجعل من الصعب على "أجهزة الكمبيوتر الكمومية" أن تعمل - وهو أحد الاتجاهات البحثية الشائعة اليوم في مجال الإلكترونيات النانوية، والذي، إذا تحقق، سيحدث ثورة كبيرة في مجال الحوسبة بأكمله؛ لكن فهم الظروف التي يتم فيها احتجاز الإلكترون، كما هو موضح في عمل مائير وريتز، سيزود الباحثين بالأدوات اللازمة للتعامل مع هذه الظاهرة ومنعها.