Grafeno medžiaga-klaviatūra

Medžiagos klaviatūrą sukūrė ETH Z Jurich tyrinėtojai. Pritaikius įtampą („klavišus“) skirtinguose taškuose, maginio kampo grafenas gali tapti superlaidus (elektronų pora) arba izoliuojantis (dešinės pusės barjeras). Paskola ETH Ciurichas / F. de Vries:

ETH uricho tyrėjams pavyko specialiai apmokyti grafenas dribsniai izoliatoriuose arba superlaidininkuose, naudojant įtampą. Ši technika netgi veikia lokaliai, o tai reiškia, kad tuose pačiuose grafeno dribsnių regionuose, kurių fizinės savybės yra visiškai skirtingos, juos galima parduoti greta.

Šiuolaikinių elektroninių komponentų gamybai reikalingos įvairiausių savybių medžiagos. Pavyzdžiui, yra izoliatoriai, kurie neveda elektros, ir superlaidininkai, kurie ją nešioja be nuostolių. Norėdami gauti tam tikrą komponento funkcionalumą, paprastai turite sujungti kelias tokias medžiagas. Tai dažnai nėra lengva, ypač kalbant apie nanostruktūras, kurios yra plačiai paplitusios šiandien.

Kietųjų kūno fizikos laboratorijoje ETH ur Yurich tyrėjų komandai, vadovaujamai Klauso Enslino ոմ Thomaso Eino, dabar pavyko medžiagą paversti alternatyva izoliatoriui ar superlaidininkui ar net abiem skirtingose ​​tos pačios medžiagos dalyse. paprasčiausiai taikant įtampą. Jų rezultatai buvo paskelbti mokslo žurnale Gamtos nanotechnologijosDarbą rėmė QSIT (Quantum Science and Technology) nacionalinis tyrimų kompetencijos centras.

Grafenas su stebuklingu kampu

Medžiaga, kurią naudoja Ensslin և ir jos partneriai, vadinama šiek tiek rafinuotesniu „Magic Angle Twisted Bilayer Graphene“. Iš tikrųjų šis pavadinimas reiškia ką nors gana paprasto, gerai žinomo, būtent anglies arba tam tikru būdu ypatingą posūkį. Pradinė medžiaga yra grafeno dribsniai, kurie yra tik viena anglies juosta atomas Tankūs tyrinėtojai du iš šių sluoksnių uždeda vienas ant kito, kad jų kristalinės ašys nebūtų lygiagrečios, o greičiau suformuotų lygiai 1,06 laipsnių „stebuklingąjį kampą“. „Tai gana sunku, gamybos metu taip pat turime tiksliai kontroliuoti dribsnių temperatūrą. Dėl to dažnai klysta “, – aiškina Peteris Rickhausas, kuris dalyvavo eksperimentuose kaip gydytojas po rinkimų.

Tačiau dvidešimt procentų eksperimentų tai veikia: „grafeno dribsnių atominė kristalinė grotelė tada suformuoja vadinamąjį molinį kiaušinį, kuriame materijos elektronai elgiasi kitaip nei įprastas grafenas“. Moiré modeliai yra žinomi televizijai, pavyzdžiui, kai siuvinėtų drabužių ir nuskaitytų televizoriaus vaizdo linijų sąveika gali sukelti įdomių optinių efektų. Ant magnio grafeno dribsnių mokslininkai pritvirtina keletą papildomų elektrodų, kuriais jie gali naudoti įtampą medžiagai. Kai jie tada viską atvėsina keliomis šimtosiomis laipsnio dalimis absoliutus nulis, vyksta kažkas nepaprasto. Atsižvelgiant į taikomą įtampą, grafeno dribsniai apdorojami dviem visiškai priešingais būdais. Arba kaip superlaidininkas arba kaip izoliatorius. Šis konvertuojamas superlaidumas jau buvo įrodytas 2018 m. Masačusetso technologijos institute (SU:) Jungtinese Amerikos Valstijose. Net ir šiandien tik keletas grupių pasaulyje gali pagaminti tokius egzempliorius.

Juozapo Ozefsono kryžkelė

Elektroninio mikroskopo Son Ozefson mazgo vaizdas (klaidingos spalvos). Naudojant elektrodus (ryškiai auksą) kaip fortepijono klavišus, tarp dviejų superlaidininkų grandinių galima sukurti tik 100 nanometrų storio izoliacinį sluoksnį. Paskola ETH Ciurichas / F. de Vries:

Izoliatorius և superlaidininkas iš tos pačios medžiagos

Enslinas ir jo kolegos dabar žengia žingsnį į priekį. Naudodami skirtingas atskirų elektrodų įtampas, jie magiškąjį kampinį grafeną paverčia izoliatoriumi vienoje vietoje, tačiau iš vienos pusės jis tampa kelių šimtų nanometrų superlaidininku.

„Tai pamatę akivaizdžiai pirmiausia bandėme įdiegti Josepho Ozefsono mazgą“, – sakė Focco de Vries, „Ensslins“ laboratorijos mokslų daktarė. Tokiuose mazguose du superlaidininkus skiria plonas izoliacinis vaflių geležies sluoksnis. Taigi srovė negali tekėti tiesiai tarp dviejų superlaidininkų, tačiau ją reikia mechaniškai sureguliuoti per izoliatorių. Tai savo ruožtu lemia kontakto laidumo svyravimą priklausomai nuo srovės įprastu būdu, priklausomai nuo to, ar naudojama nuolatinė, ar kintamoji.

Galimos taikymo kvantinėje technologijoje

ETH tyrėjams pavyko sukurti Josepho Ozefsono mazgą grafeno dribsnių viduje, susuktus iš stebuklingo kampo, naudojant skirtingą įtampą, taikomą trims elektrodams, norint išmatuoti jo savybes. De Vriesas sako: „Dabar, kai tai pavyksta, galime išbandyti savo jėgas pažangesniuose įrenginiuose, pavyzdžiui,„ SQUID “. SQUID („superlaidūs kvantinių trukdžių įtaisai“) du Džozefo Ozefsono mazgai yra sujungti, kad susidarytų kilpa. Praktinis tokių prietaisų pritaikymas apima mažų magnetinių laukų matavimą, taip pat šiuolaikines technologijas, tokias kaip kvantiniai kompiuteriai. Įdomus dalykas dėl galimo kvantinių kompiuterių naudojimo yra tas, kad grafeno dribsnius galima paversti ne tik izoliatoriais, superlaidžiais, bet ir magnetais ar vadinamaisiais topologiniais izoliatoriais, kuriuose srovė medžiagos krašte gali tekėti tik viena kryptimi. Tai gali būti naudojama parduoti skirtingų tipų kvantinius bitus viename įrenginyje.

Medžiagų klaviatūra

„Bet kol kas tai tik spėlionės“, – sako Enslinas. Jis vis dar džiaugiasi galimybėmis, atsirandančiomis dėl elektrinio valdymo net ir dabar. – Elektrodų pagalba mes praktiškai galime groti pianinu grafenu. Beje, fizikai tikisi, kad tai padės jiems gauti naują idėją apie išsamius mechanizmus, kurie sukelia maginio kampo grafeno superlaidumą.

Nuoroda. Volkertas K. De Vries, Elias Portoles, ul ulia heng engi, Takashi Taniguchi, Kenji Watanabe, Thomas Ini, Klausas Enslinas R Peteris Rickhausas Gegužės 3 d. Gamtos nanotechnologijos,
DOI: 10.1038 / s41565-021-00896-2:

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Kokia tavo pirmoji idėja? Remiantis naujais tyrimais, galėtų prasidėti pustrečio amžiaus

Naujas tyrimas ir dešimtmečių duomenų apžvalga laikrodžio atmintį nustūmė už metų ribų, tačiau tyrimas įrodo, kad visi yra skirtingi. Naujas tyrimas rodo, kad vidutiniškai pirmojo...

Naujasis „Ultrathin Liquid Liquid Crystal Metalens“ siūlo elektrinį padidinimą

Cornell հայ „Samsung“ inžinierių sukurtas ultragarso, elektra valdomų metalų konceptualus perteikimas. Paskola Danieliui Schilkinui Kornelio taikomosios inžinerijos mokyklos tyrėjai's „Samsung“ pirmaujantis technologijų institutas sukūrė...

Naujos keistų, išnykusių driežų rūšys – tokios keistos, kad buvo neteisingai identifikuotos kaip dinozauras su kolibriu

„Oculudentavis naga“, kaip pavaizduota šio menininko rekonstrukcijoje, buvo keistas driežas, kurį tyrėjai iš pradžių sunkiai skirstė į kategorijas. Jie vis dar nėra tikri...

Kavos mėgėjai, mėgaukitės! Gausus kavos vartojimas susijęs su sumažėjusia širdies nepakankamumo rizika

Tyrimo ataskaita: Išanalizavus tris pagrindinius širdies ligų tyrimus nustatyta, kad geriant vieną ar daugiau kavos su kofeinu puodelių buvo sumažinta širdies nepakankamumo rizika. Kavos be kofeino...

Atominė dalelė paversta antiteze ir pirmą kartą atvirkštinė nepaprasto eksperimento metu.

Fizikų komanda, įskaitant Warwick universitetą, įrodė, kad subatominės dalelės gali virsti ego antagonistais ir vėl grįžti į naują atradimą, ką tik atskleistą praėjusią savaitę. „Šis...

Newsletter

Subscribe to stay updated.