20:44 2022-01-20
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Tehnologia cuantică: Semiconductorul „întors” la izolator peste temperatura camerei
_ Quantum tech: Semiconductor „întors ' la izolator peste temperatura camerei
Un material semiconductor care a efectuat o „întorsătură” cuantică de la un conductor la un izolator peste temperatura camerei a fost dezvoltat la Universitatea din Michigan. Poate aduce lumea mai aproape de o nouă generație de dispozitive cuantice și electronice ultra-eficiente.
Observată în straturi bidimensionale de sulfură de tantal de numai un atom grosimea, structura electronică exotică care a susținut acest flip cuantic Anterior a fost stabil doar la temperaturi ultra-reci de -100 de grade Fahrenheit. Noul material rămâne stabil la până la 170 de grade Fahrenheit.
„Am deschis un nou loc de joacă pentru viitorul materialelor electronice și cuantice”, a declarat Robert Hovden, profesor asistent UM de știința materialelor și inginerie și autor corespondent al lucrării în Nature Communications. „Reprezintă o modalitate cu totul nouă de a accesa stările exotice.”
Hovden explică că proprietățile cuantice exotice – cum ar fi capacitatea de a trece de la un conductor la un izolator – ar putea fi cheia următoarei generații de calcul, oferind mai multe moduri de stocare a informațiilor și comutare mai rapidă între state. Acest lucru ar putea duce la dispozitive mult mai puternice și mai eficiente din punct de vedere energetic.
Electronica de astăzi utilizează comutatoare electronice minuscule pentru a stoca date; „pornit” este unul și „oprit” este zero, iar datele dispar atunci când alimentarea este oprită. Dispozitivele viitoare ar putea folosi alte stări, cum ar fi „conductor” sau „izolator” pentru a stoca date digitale, necesitând doar o scurtă trecere de energie pentru a comuta între stări, mai degrabă decât un flux constant de electricitate.
În trecut, totuși, un astfel de comportament exotic a fost observat doar în materiale la temperaturi super-reci. Scopul final este de a dezvolta materiale care se pot „întorca” rapid de la o stare la alta la cerere și la temperatura camerei. Hovden spune că această cercetare ar putea fi un pas important în această direcție.
„Cercetările anterioare la temperaturi ultra-reci au arătat că este posibil să se facă astfel de răsturnări la cerere, iar și iar”, el a spus. „Nu acesta a fost punctul central al acestui proiect, dar faptul că am reușit să menținem stabil chiar și un singur flip la temperatura camerei deschide o mulțime de posibilități interesante.”
Flip-ul de la conductor la izolator este acceptat. printr-un fenomen numit undă de densitate de sarcină — un model ordonat, asemănător unui cristal, de sarcină electrică pozitivă și negativă, care apare spontan în anumite condiții.
„Undele de densitate de încărcare au fost observate înainte în probe în vrac de sulfură de tantal. , dar materialul trebuia să fie la temperaturi ultra-reci”, a spus Hovden. „Prin intercalarea mai multor straturi bidimensionale împreună, am reușit să-l facem mult mai stabil.”
Echipa a început prin a fabrica un eșantion de mai multe straturi groase de un singur atom de sulfură de tantal îmbinate împreună. Fiecare strat era un semiconductor în ceea ce se numește o stare octaedrică, care se referă la un aranjament specific de atomi de tantal și sulf. Și, în timp ce unele unde de densitate de sarcină erau prezente, acestea erau prea instabile și dezordonate pentru a da naștere la un comportament exotic, precum o răsturnare a conductorului-izolator.
Dar Suk Hyun Sung, cercetător absolvent în laboratorul lui Hovden și primul autor pe hârtie, a schimbat proprietățile probei prin încălzirea acesteia într-un mediu fără oxigen în timp ce observă procesul la microscop electronic. Pe măsură ce proba s-a încălzit, straturile au început să treacă, unul câte unul, într-o stare prismatică - un aranjament diferit al acelorași atomi.
Când majoritatea straturilor, dar nu toate, au trecut în stare prismatică, Sung s-a răcit. proba înapoi la temperatura camerei. El a descoperit că straturile care au rămas în stare octaedrică prezentau unde de densitate de sarcină care erau ordonate și stabile și au rămas așa la temperaturi de până la 170 de grade Fahrenheit. În plus, acele straturi au trecut de la semiconductori la izolatori.
„Majoritatea materialelor 2D sunt supuse tuturor defectelor pe care stau, orice se află în aer, iar asta le face foarte instabile”, a spus Sung. „Dar am descoperit că atunci când straturile octaedrice sunt amplasate între mai multe straturi prismatice, ele sunt mult mai stabile.”
Echipa examinează în continuare fenomenul, modificând mai multe variabile ale procesului și testând mecanisme pentru a controla comportamente exotice stimulate de undele de densitate de sarcină. Deocamdată, noua descoperire le-a oferit o privire importantă asupra funcționării stărilor cuantice și a materialelor bidimensionale.
Comentarii:
Adauga Comentariu