Ο μονωτής τοπολογική μεταβλητή σώμα του γραφενίου υπό ορισμένες προϋποθέσεις

Σύμφωνα με την ιστοσελίδα του Massachusetts Institute of Technology πρόσφατα, το σχολείο, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι σε ορισμένες ακραίες περιπτώσεις, το γραφένιο μπορεί να μετατραπεί σε μια μοναδική λειτουργία του τοπολογική µονωτήρα, αναμένεται να παρέχουν νέες ιδέες για την κατασκευή των κβαντικοί υπολογιστές. Η έρευνα δημοσιεύεται αυτήν την εβδομάδα στο περιοδικό Nature.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα φύλλα γραφενίου τοποθετούνταν σε ένα περιβάλλον χαμηλής θερμοκρασίας με μια δύναμη του Τέσλα 35 μαγνητικού πεδίου και 0,3 βαθμούς Κελσίου υψηλότερη από το απόλυτο μηδέν. Οι αγώγιμες ιδιότητες του γραφενίου μπορεί να αλλάξει ώστε να φιλτράρετε τα ηλεκτρόνια, σύμφωνα με την κατεύθυνση της περιστροφής ηλεκτρονίων, που δεν είναι διαθέσιμη σε οποιοδήποτε παραδοσιακό ηλεκτρονικό σύστημα.

Υπό συνήθεις συνθήκες, το γραφένιο συμπεριφέρεται σαν ένα κανονικό αγωγό και ασκεί μια τάση σε αυτό, και το ρεύμα που περνά μέσα από αυτό. Αλλά εάν ένα κομμάτι του γραφενίου είναι τοποθετημένο σε ένα μαγνητικό πεδίο κάθετο σε αυτές, οι ιδιότητες του γραφενίου αλλαγή-το ρεύμα που τρέχει μόνο κατά μήκος των άκρων του γραφενίου νιφάδες, και το υπόλοιπο γίνεται μονωτές. Επιπλέον, το ρεύμα θα κινηθεί μόνο προς μία κατεύθυνση, σύμφωνα με την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται το κβαντικό φαινόμενο Hall.

Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι αν προσθέσετε ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο στη θέση του γραφενίου στην ανωτέρω περίπτωση, οι ιδιότητες του γραφενίου θα αλλάξει και πάλι: ηλεκτρόνια εξακολουθούν να λειτουργούν μόνο κατά μήκος των άκρων του γραφενίου, αλλά η κατεύθυνση της λειτουργίας είναι άλλαξε από μονής κατεύθυνσης αμφίδρομης γραφής, και η συγκεκριμένη κατεύθυνση καθορίζεται από τις διαφορετικές κατευθύνσεις από το σπιν του ηλεκτρονίου.

«Δημιουργήσαμε έναν ασυνήθιστο ειδικό αγωγό,», δήλωσε ο μεταδιδακτορικός ερευνητής στο τμήμα Φυσικής του MIT. Είναι μια κοινή λειτουργία του τοπολογική µονωτήρα να διαχωρίσετε τα ηλεκτρόνια, σύμφωνα με την κατεύθυνση περιστροφής ηλεκτρονίων. Ωστόσο, το γραφένιο είναι δεν ένα τοπολογική μονωτικό υλικό με την συνηθισμένη έννοια. Έχουμε το ίδιο αποτέλεσμα σε διαφορετικά συστήματα υλικού. Το πιο σημαντικό, αλλάζοντας το μαγνητικό πεδίο, μπορείτε επίσης ανά πάσα στιγμή την κατεύθυνση της ηλεκτρονικής λειτουργίας, ισχύος ή όχι για να ελέγξετε την κατάσταση. Αυτό σημαίνει ότι μπορούν να γίνουν σε κυκλώματα και κρυσταλλολυχνίες, οι οποίες δεν έχουν επιτευχθεί πριν. «

Erero, Αναπληρωτής Καθηγητής στο MIT, είπε είχε υπάρξει προβλέψεις των αυτός ο χαρακτηρισμός του γραφενίου, αλλά κανείς δεν είχε γίνει ποτέ να συμβεί. Η μελέτη επιβεβαίωσε πρώτα την επιλεκτικότητα του γραφενίου περιστροφή ηλεκτρονίων, και αποδείχθηκε για πρώτη φορά ότι το γραφένιο μπορεί να ελέγχουν την κατεύθυνση της ηλεκτρονικής λειτουργίας και η κατάσταση της ηλεκτρικής ενέργειας ή όχι. Το πείραμα έχει κάνει ό, τι ορισμένοι ερευνητές έχουν προσπαθήσει να επιτύχει για δεκαετίες χωρίς επιτυχία, υπόσχεται ένα νέο τρόπο να δημιουργήσει κβαντικούς υπολογιστές.

Καθηγητής της φυσικής στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης, που συμμετέχει στη μελέτη, λέει η μελέτη ζωγραφίζει μια νέα κατεύθυνση για τη μελέτη των τοπολογικές μονωτές. «Δεν μπορούμε να προβλέψουμε τι θα οδηγήσει τα πορίσματα, αλλά θα διευρύνει την σκέψη μας και παρέχει δυνατότητες για την παραγωγή πολλαπλών συσκευών,» είπε. «

δήλωσε: «λόγω της ανάγκης για ακραίες χαμηλές θερμοκρασίες και ισχυρό μαγνητικό περιβάλλον, να επιτύχει μια τέτοια απαίτηση δεν είναι εύκολο, έτσι η τεχνολογία που παράγονται από τον κβαντικό υπολογιστή θα είναι ένα πολύ επαγγελματικό εξοπλισμό, μπορούν να χρησιμοποιηθούν πρώτα για υψηλής προτεραιότητας υπολογιστικές εργασίες.» Στη συνέχεια, θα εξετάσουν τις επιδόσεις του γραφενίου σε ένα χαμηλότερο μαγνητικό πεδίο (1 Tesla) και σε υψηλότερες θερμοκρασίες, με στόχο τη μείωση του ορίου για την τεχνολογία.