2D ატომარული სტრუქტურის და კოლექტიური სპინური ეფექტების გამოვლენება ელექტროლიტურ გარემოში ციკლური ვოლტამეტრიისა და კომპიუტერული მოდელირების ტექნიკის გამოყენებით.

ავტორი: დიმიტრი ხოშტარია
საკვანძო სიტყვები: 2D ნანოსტრუქტურები, ვოლტამპერომეტრია, 2D მოდელირება, ელექტრონები/ვაკანსიები, სპინური კონდენსატი.
ანოტაცია:

XXI საუკუნე ხასიათდება დაბალი განზომილების მქონე მატერიის, განსაკუთრებით კი, 2D ზედაპირების და მათი კონტაქტური ფენების შემსწავლელი მეცნიერების განვითარების სულ უფრო მზარდი ტემპით, როგორც ფუნდამენტური, ისე გამოყენებითი მიმართულებებით. ატომარულ დონეზე დეტერმინირებადი, ერთი, ორი და მრავალშრიანი ნანოსტრუქტურების ფაბრიკაციის (აწყობის) ტექნოლოგიების არნახულმა განვითარებამ რეალური გახადა ისეთი მრავალფეროვანი და, იმავდროულად, უნიკალური ნანო-მოწყობილობების შექმნა, რომლებიც ხასიათდებიან სრულიად ახლად წარმოჩინებული ფიზიკური (კოლექტიური სპინური) მახასიათებლებით, ხოლო გამოყენებითი (ნანოტექნოლოგიური) თვალსაზრისით, უაღრესად მიმზიდველი ფუნქციური შესაძლებლობებით. სახელდობრ, დამუხტული ნაწილაკების და კვაზინაწილაკების  ელექტრონების და ვაკანსიების (ხვრელების), ასევე მათი ბოზონური კონდენსატების შრეთაშორისი მიმოცვლის ვოლტამპერული პარამეტრებით, რომლებიც უშუალოდ და უტყუარად მიუთითებან ამა-თუ-იმ ნანომოწყობილობის თანამედროვე ნანო-ტექნოლოგიებში პოტენციური გამოყენების პერსპექტივაზე (ისეთებში, როგორებიცაა, მაგალითად, ინფორმაციის ან ენერგიის შენახვა და გადაცემა და მისთ.). წინამდებარე საგრანტო პროექტი მიზნად ისახავს აქამდე ნაკლებად შესწავლილი (არატიპიური) “სველი“ 2D ან კვაზი-2D სისტემების ნაირსახეობის ბოლომდე გამოვლინებას და სისტემატიურ შესწავლას ჩვენთვის ხელმისაწვდომი ექსპერიმენტული (მოწინავე ციკლური ვოლტამეტრია) და კომპიუტერული მოდელირება. ამასთან, უკვე ჩვენს ხელთაა წინასწარი, საკმაოდ დამაჯერებელი ექსპერიმენტული მონაცემები, და მოდელური გათვლების შედეგები. ჩვენი კვლევები ნამდვილად მდებარეობს ნანოსტრუქტურული ზედაპირების შემსწავლელი მეცნიერების ერთ-ერთ ყველაზე უფრო მნიშვნელოვანი მაგისტრალური ქვე-მიმართულების  2D სპინტრონიკის  წინა ხაზზე, მაგრამ ჩვენი კვლევა კიდევ უფრო მეტად აღმატებული კომპლექსურობით შეიცავს ფიზიკური, ქიმიური და ბიოლოგური მეცნიერებების შესაბამისი  ნანოსტრუქტურული მასშტაბის ქვე-დარგების მთელ რიგ ელემენტებს, რომლებიც ერთობლივად განიხილავენ დაბალგანზობილებიანი 2D (და, მისგან ხშირად განუყოფელი 1D) ჰიბრიდული მატერიის გასაოცარ თვისებებს, რომელთა არსებობა ჯერ კიდევ რამოდენიმე დეკადის უკან მეცნიერებისთვის წარმოუდგენელი იქნებოდა. ბოლო დროის წინასწარი ხასიათის კვლევებში, ჩვენ კლასიკური 2D სპინტრონიკის წარმოდგენები გავავრცელეთ სისტემებზე, რომლებიც ტრადიციულ “ფიზიკურ“ კომპონენტებთან (მაგალითად, მეტალშემცველ ან ორგანულ ნახევარგამტარულ ფენებთან ერთად (ან მათ ნაცვლად) ასევე შეიცავენ ტრადიციულ ქიმიურ კომპონენტს, კერძოდ ელექტროლიტურ ხსნარს (რომელიც რედოქს-აქტიურ ნანოსისტემაში იღებს ელექტრული პოტენციალის წყაროს ფუნქციას), ასევე ბიოაქტიურ კომპონენტს, ერთ-ერთ ცნობილ ამინომჟავას, კერძოდ L-ცისტეინს (L-Cysteine), რომელიც თვით-აწყობილია ოქროს მზიდ ელექტროდზე და თვითონ ატარებს სამგვარ (!!!) ფუნქციას, სახელდობრ: (1) ახდენს ოქრის მზიდი ელექტროდის მოდიფიცირებას და დამატებით აქტივირებას დამაბოლოებელი გოგირდის ატომების საშუალებით. ამას მივყავართ ელექტროდის ფენის მაგნიტურ აქტივობამდე ფერომანიტურ და ინიცირებული ანტოფერომაგნეტიზმის პერსპექტივით. (2) შეიცავს ნახშირწყალბადურ არა-მზიდ (გაუმტარ) ფენას, რომელსაც განჭოლავენ (ინდივიდუალურად ან კოჰერენტულად) ელექტრონები/ვაკანსიები, და (3) ფუნქციური (“გარეთა“) კარბოქსილის ჯგუფების საშუალებით იკავშირებს რედოქს-აქტიურ სპილენძის იონებს (Cu-II), რომლებიც ერთობლივად 2D სივრცეში ქმნიან მესამე, აქტიურ ფენას პოტენციურად ანტიფერომაგნიტური თვისებებით. ე.წ. კვანტური Proximity-ეფექტის ხაჯზე, გარე ფენებში განლაგებული (და საგრძნობლად დელოკალიზებული) მუხტები (ელექტრონები და ვაკანსიები) ერთობლივად ქმნიან ე.წ. კვაზიექსიტონურ კონდენსატს, რომელიც ამჟღავნებს უნიკალურ ვოლტამპერულ თვისებებს, რომლებიც უპრეცენდენტოა სპინტრონიკაში და, პოტენციურად, დიდ პერსპექტივებს ქმნის კვანტური ელექტრონიკის და კვანტური ენეგეტიკის ნანოტექნოლოგიების განვითარებისთვის.