Grafiini muutuv keha topoloogiline isolaator teatavates tingimustes

Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi veebisaidi hiljuti leidis, et kooli teadlased leidsid, et mõnel äärmuslikul juhul saab grapheeni muuta topoloogilise isolaatori ainulaadseks funktsiooniks, eeldades, et see pakub uusi ideid quantarvutite tootmiseks. Uuring avaldatakse sel nädalal ajakirjas Nature.

Uurijad leidsid, et grafeeni helbed asetati madala temperatuuriga keskkonda, mille tugevus oli 35 Tesla magnetvälja ja 0,3 kraadi Celsiuse kõrgem kui absoluutne null. Grafiumi juhtivaid omadusi saab muuta, et võimaldada elektronide filtreerimist elektroonilise spinni suunas, mis ei ole praegu üheski traditsioonilises elektroonilises süsteemis saadaval.

Tavalistes tingimustes käitub graphein normaaljuhtmena ja avaldab sellele pinget ja vool läbib seda. Kuid kui grafeeni tükk paigutatakse magnetilisele väliile selle risti, muutuvad grafeeni omadused - praegune kulgeb ainult grafeenihelveste servades ja ülejäänud muutub isolaatoriteks. Lisaks liigub vool magnetvälja suunas ainult ühes suunas. Seda nähtust nimetatakse kvantitaalseks Halli efektiks.

Uues uuringus leidsid teadlased, et kui lisate grapheeni positsioonile tugevat magnetvälja ülalnimetatud juhul, muutuvad grafeeni omadused taas: elektronid töötavad ikka veel grafeeni servade kõrval, kuid Töö muutub ühesuunaliseks ja kahesuunaliseks ning konkreetne suund määratakse elektroni pöörlemise erinevate suundadega.

"Me lõime ebatavalise erijuhi," ütles MIT füüsika osakonna doktorant. See on topoloogilise isolaatori tavapärane funktsioon elektronide eraldamiseks vastavalt elektroni pöörlemissuunale. Kuid grafeen pole tavaline tähendus topoloogiliseks isolaatoriks. Meil on erinevates materjalisüsteemides sama mõju. Veelgi olulisem on see, kui muudate magnetvälja, võite igal ajal ka elektroonilise toimingu suuna, võimsuse või mitte riigi kontrolli. See tähendab, et neid saab muuta vooluahelateks ja transistoriteks, mida pole varem saavutatud. "

MIT-i dotsent Erero Erero sõnul oli grafeeni iseloomustuse prognoose ette näha, kuid keegi pole seda kunagi juhtinud. Uuring kinnitas grapheeni selektiivsust spin-elektronide suhtes ja esimest korda on grafeenil võimalik kontrollida elektroonilise töö suunda ja elektrienergia olekut või mitte. Katse on teinud seda, mida mõned teadlased on edukalt aastakümneid üritanud saavutada, lubades kvantarvutite loomiseks uut moodust.

Uuringus osaleb Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi füüsika professor, et värvitakse topoloogiliste isolaatorite uurimiseks uus suund. "Me ei suuda ennustada, mis leiud toovad, kuid see laiendab meie mõtlemist ja pakub võimalusi mitmete seadmete tootmiseks," ütles ta. "

Ütles: "Kuna äärmiselt madala temperatuuri ja tugev magnet keskkond on vaja, et saavutada selline nõue ei ole lihtne, nii et kvantarvuti toodetud tehnoloogia on väga professionaalne varustus, võib kõigepealt kasutada esmatähtsate arvutustehnika Ülesanded. " Seejärel kontrollivad nad grafeeni toimimist madalama magnetvälja juures (1 Tesla) ja kõrgematel temperatuuridel, et vähendada tehnoloogia künnist.