14:17 2024-04-15 science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu

_ Un fluture magnetic nanografen gata să avanseze tehnologiile cuantice

_ Un fluture magnetic nanografen gata să avanseze tehnologiile cuantice

Cercetătorii de la Universitatea Națională din Singapore (NUS) au dezvoltat un nou concept de design pentru crearea de materiale cuantice de ultimă generație pe bază de carbon, sub forma unui nanografen magnetic mic, cu o unică în formă de fluture care găzduiește rotiri foarte corelate. Acest nou design are potențialul de a accelera progresul materialelor cuantice, care sunt esențiale pentru dezvoltarea tehnologiilor sofisticate de calcul cuantic, gata să revoluționeze procesarea informațiilor și capabilitățile de stocare de înaltă densitate.

Echipa a fost condusă de profesorul asociat Lu. Jiong de la Departamentul de Chimie NUS și Institutul pentru Materiale Inteligente Funcționale, împreună cu profesorul Wu Jishan, care este, de asemenea, de la Departamentul de Chimie NUS, și colaboratori internaționali. Cercetarea a fost publicată în Nature Chemistry.

Nanografenul magnetic, o structură minusculă formată din molecule de grafen, prezintă proprietăți magnetice remarcabile datorită comportării electronilor specifici din orbitalii π ai atomilor de carbon. Prin proiectarea precisă a aranjamentului acestor atomi de carbon la scară nanometrică, se poate obține controlul asupra comportamentului acestor electroni unici. Acest lucru face ca nanografenul să fie extrem de promițător pentru crearea de magneți extrem de mici și pentru fabricarea blocurilor fundamentale necesare computerelor cuantice, numite biți cuantici sau qubiți.

Structura unică a grafenului magnetic în formă de fluture dezvoltat de cercetători are patru triunghiuri rotunjite asemănătoare cu aripi de fluture, fiecare dintre aceste aripi deținând un electron π nepereche responsabil pentru proprietățile magnetice observate. Structura a fost realizată printr-un design atomic precis al rețelei de electroni π din grafenul nanostructurat.

Profesorul conf. Lu a spus: „Nanografenul magnetic, o moleculă minusculă compusă din inele de benzen topite, este promițătoare, deoarece un material cuantic de ultimă generație pentru găzduirea unor rotiri cuantice fascinante datorită versatilității sale chimice și a duratei lungi de coerență a spinurilor. Cu toate acestea, crearea mai multor rotiri extrem de încurcate în astfel de sisteme este o sarcină descurajantă, dar esențială pentru construirea de rețele cuantice scalabile și complexe.”

Realizarea este rezultatul colaborării strânse dintre chimiștii sintetici, oamenii de știință din materiale și fizicienii, inclusiv contribuitorii cheie profesorul Pavel Jelinek și Dr. Libor Vei, de la Academia Cehă de Științe din Praga.

Proprietățile magnetice ale nanografenului sunt de obicei derivate din aranjarea electronilor săi speciali, cunoscuți sub numele de electroni π, sau din puterea interacțiunilor lor. Cu toate acestea, este dificil să faceți ca aceste proprietăți să funcționeze împreună pentru a crea mai multe rotiri corelate. Nanografenul prezintă, de asemenea, în mod predominant o ordine magnetică singulară, în care spinurile se aliniază fie în aceeași direcție (feromagnetice) fie în direcții opuse (antiferomagnetice).

Cercetătorii au dezvoltat o metodă pentru a depăși aceste provocări. Nanografenul lor în formă de fluture, cu proprietăți atât feromagnetice, cât și antiferomagnetice, este format prin combinarea a patru triunghiuri mai mici într-un romb în centru. Nanografenul măsoară aproximativ 3 nanometri.

Pentru a produce nanografenul „fluture”, cercetătorii au conceput inițial un precursor special de moleculă prin chimia convențională în soluție. Acest precursor a fost apoi utilizat pentru sinteza ulterioară la suprafață, un nou tip de reacție chimică în fază solidă efectuată într-un mediu de vid. Această abordare a permis cercetătorilor să controleze cu precizie forma și structura nanografenului la nivel atomic.

Un aspect intrigant al nanografenului „fluture” ai săi cei patru electroni π neperechi, cu spinuri delocalizate în principal în regiunile „aripii” și încurcate împreună. Folosind un microscop cu sondă de scanare ultra-rece cu un vârf de nichelocen ca senzor de spin la scară atomică, cercetătorii au măsurat magnetismul nanografenelor fluturi. În plus, această nouă tehnică îi ajută pe oamenii de știință să direcționeze rotiri încurcate pentru a înțelege cum funcționează magnetismul nanografenului la scară atomică.

Descoperirea nu numai că abordează provocările existente, ci deschide noi posibilități pentru controlul precis al proprietăților magnetice la cel mai mic nivel. scară, ceea ce duce la progrese interesante în cercetarea materialelor cuantice.

„Considerațiile obținute în urma acestui studiu deschid calea pentru crearea de materiale cuantice organice de nouă generație cu arhitecturi de spin cuantic de proiectare. Privind în viitor, obiectivul nostru este de a măsura dinamica spinării și timpul de coerență la nivelul unei singure molecule și manipulați aceste rotiri încurcate în mod coerent. Acest lucru reprezintă un pas semnificativ către obținerea unor capacități mai puternice de procesare și stocare a informațiilor”, a spus conf. Lu.

(Fluierul)

Inapoi