این سنگ عجیب فرازمینی است؟!

در نگاه اول، سنگ میکا کاملا معمولی به نظر می‌رسد؛ میکا، ماده معدنی رایجی است که در موادی نظیر گرانیت یافت می‌شود و از نظر زمین‌شناسی، شیمیایی و فنی مورد بررسی‌های گسترده قرار گرفته است. این ماده معدنی طبیعی به دلیل داشتن خاصیت عایق بودن، در صنعت الکترونیک کاربرد دارد. همچنین به دلیل مقاومت در برابر دما‌های بالا و مقاومت در برابر تداخل الکتریکی بسیار شناخته شده است.

ابتدا ممکن است چنین به نظر بیاید که هیچ موضوع خارق‌العاده کشف نشده‌ای در مورد چنین ماده معمولی وجود ندارد. با این‌حال تیمی از دانشگاه فناوری وین، مطالعه‌ای را در مجله Nature Communications منتشر کرده‌اند، و در آن توزیع یون‌های پتاسیم در سطح میکا را توضیح داده‌اند. این اولین باری است که ویژگی‌های سطحی سنگ میکا در سطح اتمی، مورد مطالعه قرار گرفته است، و این موضوع برای تحقیقات در زمینه بکارگیری مواد دو بعدی اهمیت دارد.

لایه‌های نازک اتمی

در حال حاضر یکی از موضوعات تحقیق در علم مواد، لایه‌های نازک اتمی مواد دوبعدی است؛ مواد خاصی مانند گرافین و مولیبدن دی سولفید، تنها از یک یا چند لایه از اتم تشکیل شده‌اند که باعث ایجاد خواص غیرعادی می‌شوند.

به معنای دیگر، میکا یک ماده دوبعدی طبیعی، شامل لایه‌های نازک اتمی است که بسته به نوع آن می‌تواند حاوی اتم‌های مختلفی باشد. میکا همیشه دارای اکسیژن است و اغلب در آن سیلیکون، پتاسیم یا آلومینیوم نیز یافت می‌شود. ساختار لایه‌ای میکا، دلیلی بر خاصیت درخشندگی آن است. اغلب می‌توانید طیفی از رنگ‌ها را در آن مشاهده کنید، درست مانند زمانی که یک لایه نازک روغن روی یک گودال آب می‌افتد.

یون‌های پتاسیم در خلاء فوق العاده بالا

بررسی خارجی‌ترین لایه میکا کار دشواری است، زیرا این لایه به سرعت توسط اتم‌ها و مولکول‌های هوا آلوده می‌شود. با این حال، اکنون با استفاده از نوع جدیدی از میکروسکوپ نیروی اتمی، در دانشگاه فناوری وین، تصویربرداری از سطح میکا در یک خلاء قوی و ایزوله امکان‌پذیر شده است. گیادا فرانسچی، نویسنده اول این مقاله که در تیم پروفسور اولریک دیبولد کار می‌کند، می‌گوید: «ما توانستیم ببینیم که چگونه یون‌های پتاسیم، بر روی سطح توزیع شده‌اند. همچنین در مورد موقعیت یون‌های آلومینیوم در زیر لایه سطحی، اطلاعاتی به دست آوردیم - این کار از نظر تجربی بسیاردشوار است.»

تصاویر تهیه شده توسط دانشگاه صنعتی وین نشان می‌دهد که برخلاف آنچه قبلا تصور می‌شد، یون‌های پتاسیم به طور تصادفی بر روی سطح توزیع نشده‌اند، بلکه طبق الگو‌های منظم و کوچک، و بسیار مرتب در کنار هم قرار گرفته‌اند. توزیع این الگو‌ها را می‌توان با کمک شبیه‌سازی کامپیوتری نیز محاسبه کرد.

عایقی مناسب برای الکترونیک‌های دو بعدی

این کار می‌تواند در میان چیز‌های دیگر و تلاش برای بکارگیری مواد دوبعدی نظیر گرافین برای مدار‌های الکترونیکی اهمیت زیادی داشته باشد. همچنین برای چنین کاری به عایق‌های مناسب نیاز داریم و واضح است که میکا انتخابی بسیار مناسبی است. به گفته گیادا فرانسچی: «خصوصیات سطحی میکا نقش مهمی در چنین قطعات الکترونیکی ایفا می‌کنند.»