הגוף משתנה הגוף מבודד של גרפן בתנאים מסוימים

על פי המכון הטכנולוגי של מסצ 'וסטס לאחרונה, מדענים בבית הספר מצא כי במקרים קיצוניים מסוימים, גרפן ניתן להמיר פונקציה ייחודית של מבודדים טופולוגי, צפוי לספק רעיונות חדשים לייצור מחשבים קוונטיים. המחקר פורסם השבוע בכתב העת Nature.

החוקרים גילו כי פתיתי הגרפן הוכנסו לטמפרטורת טמפרטורה נמוכה עם כוח של 35 שדות מגנטיים של טסלה ו- 0.3 מעלות צלזיוס גבוה מאפס מוחלט. תכונות המוליכות של גרפן ניתן לשנות כדי לאפשר לה לסנן אלקטרונים בהתאם לכיוון של ספין אלקטרונים, אשר אינו זמין כיום בכל מערכת אלקטרונית מסורתית.

בתנאים אופייניים, גראפן מתנהג כמנצח רגיל ומפעיל עליו מתח, והזרם עובר דרכו. אבל אם פיסת גרפן ממוקמת בשדה מגנטי בניצב לה, המאפיינים של שינוי גראפן - הזרם רק פועל לאורך הקצוות של פתיתי גרפן, והשאר הופך מבודדים. בנוסף, הזרם ינוע רק בכיוון אחד בהתאם לכיוון השדה המגנטי. תופעה זו נקראת אפקט הול הקוונטי.

במחקר החדש, החוקרים גילו כי אם תוסיף שדה מגנטי חזק למיקום הגראפן במקרה הנ"ל, תכונות הגרפן ישתנו שוב: אלקטרונים עדיין פועלים רק בשולי הגרפן, אבל הכיוון של הפעולה משתנה מ חד כיווני ל דו כיווני, ואת הכיוון הספציפי נקבע על ידי כיוונים שונים של ספין אלקטרונים.

"יצרנו מנצח מיוחד יוצא דופן", אמר חוקר פוסט-דוקטורט במחלקה לפיסיקה של MIT. זוהי פונקציה משותפת של מבודדים טופולוגי אלקטרונים נפרדים על פי כיוון הספין אלקטרונים. עם זאת, גרפן אינו מבודד טופולוגי במובן הרגיל. יש לנו את אותו אפקט במערכות חומריות שונות. חשוב יותר, על ידי שינוי השדה המגנטי, אתה יכול גם בכל עת את הכיוון של הפעולה האלקטרונית, כוח או לא לשלוט על המדינה. זה אומר שהם יכולים להיות מעגלים טרנזיסטורים, אשר לא הושגו לפני. "

אררו, פרופסור חבר ב- MIT, אמר כי היו התחזיות של אפיון זה של גרפן, אבל אף אחד לא עשה את זה אי פעם לקרות. המחקר הראשון אישר את סלקטיביות של גרפן לספין אלקטרונים, וזה הוכח בפעם הראשונה כי גרפן יכול לשלוט על הכיוון של פעולה אלקטרונית ומצב של חשמל או לא. הניסוי עשה מה כמה חוקרים מנסים להשיג במשך עשרות שנים ללא הצלחה, מבטיח דרך חדשה ליצור מחשבים קוונטיים.

פרופסור לפיסיקה במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס, אשר משתתף במחקר, אומר שהמחקר מצייר כיוון חדש לחקר המבודדים הטופולוגיים. "אנחנו לא יכולים לנבא מה הממצאים יוביל, אבל זה מרחיב את החשיבה שלנו מספק אפשרויות לייצור של מכשירים מרובים", אמר. "

אמר: "בגלל הצורך בטמפרטורה נמוכה קיצוניים בסביבה מגנטית חזקה, כדי להשיג דרישה כזו לא קל, ולכן הטכנולוגיה המיוצרת על ידי המחשב הקוונטי יהיה ציוד מקצועי מאוד, ניתן להשתמש בהם קודם עבור מחשוב בעדיפות גבוהה משימות ". לאחר מכן, הם יבדקו את הביצועים של גרפן בשדה מגנטי נמוך (1 טסלה) ובטמפרטורות גבוהות יותר, במטרה לצמצם את הסף של הטכנולוגיה.