Fizikai atrado vieną iš svarbiausių ir netikėčiausių elektroninių grafeno savybių, galinčių maitinti naujos kartos kompiuterius.

MIT tyrėjų ir kolegų sukurtas naujos feroelektrinės medžiagos nanometrinės struktūros menininkas vaizduoja. Mėlyni ir auksiniai taškai vaizduoja boro ir nitrido atomus dviejuose plonuose boro nitrido lakštuose. Plokštėse tarp šių plokščių yra du grafeno sluoksniai, balti / mėlyni taškai, žymintys anglies atomus. Auksinė vertikali linija, einanti per figūrą, rodo elektronų judėjimą.
Kreditas: „Ella Maru“ studija

Netradiciniai feroelektriniai modeliai gali turėti įtakos naujos kartos apdorojimui

su Mokslininkai ir kolegos neseniai atrado svarbų ir netikėtą GrafenasTai yra medžiaga, atrasta maždaug prieš 17 metų, mokslininkus vis dar stebinanti žavinga fizika. Užduotys, susijusios su struktūromis, sudarytomis iš plono biologiškai suderinamos medžiagos, gali suteikti naują paradigmą greitesniam duomenų apdorojimui. Viena iš galimų taikymo sričių yra neuromorfinis skaičiavimas, kurio tikslas yra imituoti kūno neuronus, atsakingus už viską – nuo elgesio iki atminties.

Darbe taip pat pristatoma nauja fizika, kurią tyrinėtojai sujaudina tyrinėti.

„Skirtingos grafeną naudojančios struktūros ir toliau kelia įdomų siurprizą. Mūsų stebėjimai dėl nepaprasto feroelektros šioje paprastoje ir plonoje sistemoje meta iššūkį daugeliui hipotezių apie feroelektrines sistemas ir gali atverti kelią feroelektrinėms medžiagoms. “Visi nauji elektriniai dielektriniai modeliai”, – sakė Pablo Jarillo-Herrero, Cecilas ir Ida Green, MIT fizikos profesorius. ir vadovai, bendradarbiaujantys su penkiais MIT dėstytojais iš trijų katedrų.

Naujos savybės

Grafeną sudaro vienas anglies atomų sluoksnis, išdėstytas šešiakampėje korio struktūroje. Nuo tada, kai buvo atrasta medžiaga, mokslininkai parodė, kad skirtingos grafeno sluoksnio konfigūracijos gali suteikti daugybę svarbių savybių. Grafeno konstrukcijos gali būti arba laidūs superlaidininkai be pasipriešinimo, arba izoliacija, trukdanti judėti elektros srovei. Jie taip pat nustatė, kad buvo parodytas magnetas.

Šiame darbe, apie kurį pranešta gamtaMIT tyrėjai ir kolegos parodė, kad dvisluoksnis grafenas taip pat gali būti feroelektrikas. Tai reiškia, kad teigiami ir neigiami medžiagos jonai natūraliai gali išsiskirti į skirtingus sluoksnius.

„Zhiren Isaac Zheng“ turi naują feroelektrinę struktūrą.

Zhirenas „Isaacas“ Zhengas pateikia savo komandos naujos feroelektrinės struktūros pavyzdį. (Mažas juodas kvadratas su auksine siena virš Zhengo galvos) Auksinė konstrukcija yra šaltame be praskiestų šaldytuvų, kuriuos tyrėjai naudoja naujai struktūrai matuoti.

Daugumoje medžiagų priešingi krūviai traukia vienas kitą. Jie nori derinti Elektrinio lauko taikymas yra tik priversti jį į priešingą pusę arba poliškumą. Ferroelektrinėse medžiagose išorinis elektrinis laukas nereikalingas krūviams atskirti, sukuriant spontanišką poliarizaciją. Tačiau išorinio elektrinio lauko taikymas turės poveikį: priešingas elektrinis laukas apvers ir atvirkščiai įkraus.

Dėl visų šių priežasčių feroelektrinės medžiagos naudojamos įvairiausiose elektroninėse sistemose, pradedant medicininiu ultragarsu ir baigiant radijo dažnio identifikavimu.

Tačiau įprastas feroelektrikas yra izoliatorius. MIT komandos vadovaujami feroelektrikai, kurie naudoja grafeną, veikia visiškai skirtingais mechanizmais – skirtinga fizika – leidžiančiais praleisti elektrą. Ir tai atveria daugybę papildomų programų. „Tai, ką radome, yra nauja feroelektrinė medžiaga“, – sakė Zhirenas „Isaacas“ Zhengas, MIT fizikos magistrantas ir pirmasis tyrimo autorius. gamta popieriaus.

Bostono koledžo bendraautoris ir docentas Qiongas Ma Ph. Pavyzdžiui, feroelektrinė fazė tampa nestabili, nes prietaisas vis dar yra mastelio atžvilgiu. Atsižvelgiant į mūsų turinį, kai kurie iššūkiai gali būti išspręsti automatiškai. “Šiuo metu Ma veikia kaip postdoketas per MIT Medžiagų tyrimų laboratoriją (DLK).

Be Jarillo-Herrero, Zhengo ir Ma, kiti šio straipsnio autoriai yra Zhen Bi iš Pensilvanijos valstybinio universiteto; Sergio de la Barrera, postdoc MRL; Ming-Hao Liu iš Nacionalinio Cheng Kung universiteto; Nannan Mao, postdoc MIT elektronikoje. Tyrimų laboratorija. Yang Zhang, postdoc DRL; Natasha Kiper iš ETH Ciuricho; Profesorius Jing Kongas iš MIT Elektros inžinerijos ir kompiuterijos katedros; William Tisdale, ARCO karjeros plėtros profesorius MIT chemijos inžinerijos katedroje, profesorius Ray Ashoori iš MIT, Fizikos katedra; Profesorius Nuhas Gedikas iš Fizikos katedros; MIT Liang Fu, Lawrence C. (1944), ir Sarah W.Biedenharn, fizikos docentė, ir Su-Yang Xu iš Harvardo universiteto.

Pagrindinis modelis

Komandos pastatytą struktūrą sudarė du grafeno sluoksniai – dvigubas sluoksnis, sumontuotas tarp plono boro nitrido (BN) sluoksnio virš ir po kiekvienu BN, šiek tiek kitokiu kampu. Žiūrint iš viršaus, galutinis rezultatas yra specifinis variantas, žinomas kaip muaro supergrostė. Kita vertus, muaro modeliai „gali dramatiškai pakeisti medžiagos savybes“, – sakė Zhengas.

„Jarillo-Herrero“ grupė Tai taip pat iliustruoja puikų to pavyzdį 2018 m. gamtaTyrėjai sukrovė du grafeno sluoksnius. Tačiau tie sluoksniai nėra vienas ant kito. Atvirkščiai, šiek tiek pasisuka „stebuklingu kampu“ 1,1 laipsnio kampu, todėl susidariusi struktūra sukuria muaro piešinį, kuris grafeną paverčia superlaidininku arba izoliatoriumi, atsižvelgiant į sistemos elektronų skaičių, nustatytą pagal elektrinį lauką. Iš esmės komanda gali „Optimizuotas grafenas darbui dviem elektrodais“

„Taigi, kuriant šią muaro struktūrą, grafenas nebėra grafenas. Beveik pasirodė nuostabiai kitaip “, – sakė Ma.

Atliekant šį darbą, tyrėjai atkūrė moaro modelį grafeno ir boro nitrido lakštu, dėl kurio atsirado nauja feroelektrinės forma. Fizika, susijusi su elektronų judėjimu per jų struktūrą, skiriasi nuo įprastos feroelektrikos.

“MIT grupės atstovaujama elektrokardiograma yra įdomi”, – sakė tyrime nedalyvavęs Harvardo universiteto fizikos ir taikomosios fizikos profesorius Philipas Kim. Tai grynas feroelektrikas, kuris rodo krūvio poliarizaciją be jonų poslinkio gardelėje. Šis stebinantis atradimas pakvies tolesnius tyrimus, kurie gali atskleisti dar įdomesnes ekstremalias situacijas ir galimybę panaudoti sparčiosios atminties programas.

Tyrėjai yra pasiryžę tęsti savo darbą ne tik Bet parodo naujos medžiagos potencialą plačiam pritaikymui. Tai taip pat padeda geriau suprasti savo fiziką. “Yra daugybė paslapčių, kurių mes iki galo nesuprantame, ir tai tikrai įdomu”, – sakė Ma.

Nuoroda: „Skirtumas feroelektros Neįprasta įvairiose muaro struktūrose “, autoriai: Zhiren Zheng, Qiong Ma, Zhen Bi, Sergio de la Barrera, Ming-Hao Liu, Nannan Mao, Yang Zhang, Natasha Kiper, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Jing Kongas, William A. Tisdale, Ray Ashoori, Nuh Gedik, Liang Fu, Su-Yang Xu ir Pablo Jarillo-Herrero, 2020 m. Lapkričio 23 d., gamta.
DOI: 10.1038 / s41586-020-2970-9

Renginį rėmė JAV energetikos departamentas, Gordono ir Betty Moore fondas, JAV oro pajėgų mokslinių tyrimų biuras, JAV nacionalinis mokslo fondas, Švietimo, kultūros, sporto, mokslo ir technologijų departamentas (MEXT). ) Japonijos ir Taivano mokslo ir technologijų ministerija

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Naujų atradimų apie milijardus mikrobų pavertimą mūsų kūnu pavertimas įvairiomis ligomis

Įvairūs MIT tyrėjai naujus atradimus apie milijardus mikrobų paverčia žmogaus kūnu įvairiausių ligų gydymu. Įvairūs mokslininkai naujus atradimus apie milijardus mikrobų paverčia kūnu įvairiausių ligų...

MIT neurologai nustato hipokampo smegenų sąsają, koduojančią įvykių laiką

MIT neuromokslininkai nustatė, kad hipokampo CA2 regione esančios piramidinės ląstelės (žalios) yra atsakingos už kritinės informacijos saugojimą. Kreditas: „Tonegawa Lab“, redagavo „MIT News“ Išvados...

Vibruojančių molekulių naudojimas medžiagos bangų savybėms tirti

HD + molekuliniai jonai (geltonos ir raudonos taškų poros) jonų gaudyklėje (pilka) yra apšvitinti lazerio banga (raudona). Tai sukelia kvantinį šuolį pakeistų molekulių joninės...

Naujas dizainas pagerina naujos kartos perovskitų kraujo ląstelių efektyvumą

Autorius: Davidas L. Chandleris, Masačusetso technologijos institutas 2021 m. Vasario 27 d Šiame paveikslėlyje perovskito fotovoltai fone rodomi su atskirais perovskito kristalais, kurie rodomi kaip...

Naujas odos pleistras nuolat stebi širdies ir kraujagyslių sistemos signalus և biocheminius lygius

Šis minkštas, tamprus pleistras gali vienu metu kontroliuoti jo kraujospūdžio և biocheminį lygį. Paskola Wang laboratorija / San Diegas Kalifornijos universiteto, San Diego,...

Newsletter

Subscribe to stay updated.