Topološki izolator grafena pod promenljivim tijelom pod određenim uslovima

Prema nedavno objavljenom sajtu Instituta za tehnologiju u Massachusettsu, školski naučnici su otkrili da se u nekim ekstremnim slučajevima grafen može pretvoriti u jedinstvenu funkciju topološkog izolatora, a očekuje se da će pružiti nove ideje za proizvodnju kvantnih računara. Istraživanje je objavljeno ove nedelje u časopisu Nature.

Istraživači su otkrili da su grafene ljuspice postavljene u sredinu niske temperature sa jačinom od 35 Tesla magnetnih polja i 0,3 stepeni Celzijusa više od apsolutne nule. Provodna svojstva grafena se mogu mijenjati kako bi se omogućilo filtriranje elektrona prema smeru elektronskog spina, koji trenutno nije dostupan u bilo kom tradicionalnom elektronskom sistemu.

U tipičnim uslovima, grafen se ponaša kao normalni provodnik i vrši napon na njemu, a struja prolazi kroz njega. Ali ako se deo grafena nalazi u magnetnom polju koji je pravougaoni za njega, svojstva grafene promene - struja se odvija samo duž ivica grafenskih pahuljica, a ostatak postaje izolator. Pored toga, struja će se pomicati samo u jednom smeru prema pravcu magnetskog polja. Ova pojava se naziva kvantni Hall efekt.

U novoj studiji istraživači su otkrili da ako dodate jako magnetno polje na položaj grafena u gore navedenom slučaju, svojstva grafena će se ponovo promeniti: elektroni i dalje rade samo duž ivica grafena, ali u pravcu Rad se menja sa jednosmernog na dvosmerni, a specifični pravac određuje se različitim pravcima elektronskog spina.

"Stvorili smo neobičan specijalni provodnik", rekao je postdoktorski istraživač na MIT-ovom odseku za fiziku. To je zajednička funkcija topološkog izolatora za odvajanje elektrona prema smeru elektronskog spina. Međutim, grafen nije topološki izolator u uobičajenom smislu. Imamo isti efekat u različitim materijalnim sistemima. Što je još važnije, promjenom magnetnog polja, također možete u bilo kom trenutku pravac elektronskog rada, moći ili ne kontrolirati državu. To znači da se mogu napraviti u krugovima i tranzistorima, koje ranije nisu postignute. "

Erero, vanredni profesor na MIT-u, rekao je da je bilo predviđanja ove karakterizacije grafena, ali niko to nikad nije učinio. Studija je prvo potvrdila selektivnost grafena za spin-elektrone, a prvi put je dokazano da grafen može kontrolisati pravac elektronskog rada i stanja struje ili ne. Eksperiment je učinio ono što neki istraživači pokušavaju postići decenijama bez uspeha, obećavajući novi način stvaranja kvantnih računara.

Profesor fizike na Tehnološkom institutu u Massachusettsu koji učestvuje u studiji, kaže da studija predstavlja novi pravac istraživanja topoloških izolatora. "Ne možemo predvidjeti šta će rezultati dovesti do toga, ali proširuje naše razmišljanje i pruža mogućnosti za proizvodnju više uređaja", rekao je on. "

Rekao je: "Zbog potrebe za ekstremnim niskim temperaturama i snažnim magnetskim okruženjem, postizanje takvog zahteva nije lako, tako da će tehnologija koja se proizvede od kvantnog kompjutera biti veoma profesionalna oprema, prvo se može koristiti za visoko prioritetno računarstvo Zadatke. " Zatim će ispitati performanse grafena na nižem magnetnom polju (1 Tesla) i na višim temperaturama, u cilju smanjenja praga za tehnologiju.