12:54 2022-01-21
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Urmărirea fenomenelor cuantice în grafen 2D
_ Urmărirea fenomenelor cuantice în grafen 2D
În ultimii ani, un fenomen numit efectul cuantic Hall a apărut ca o platformă pentru găzduirea unor caracteristici exotice numite cvasiparticule, cu proprietăți care ar putea duce la aplicații interesante în domenii precum calculul cuantic. Atunci când un câmp magnetic puternic este aplicat unui material sau gaz 2D, electronii de la interfață, spre deosebire de cei din vrac, sunt liberi să se miște de-a lungul marginilor în ceea ce se numesc moduri de margine sau canale - oarecum similar cu benzile de autostradă. Această mișcare a muchiei, care este esența efectului cuantic Hall, poate duce la multe proprietăți interesante în funcție de material și condiții.
Pentru electronii convenționali, curentul curge doar într-o singură direcție dictată de câmpul magnetic („în aval”). Cu toate acestea, fizicienii au prezis că unele materiale pot avea canale de contra-propagare în care unele cvasiparticule pot călători și în direcția opusă („în amonte”). Deși aceste canale din amonte prezintă un mare interes pentru oamenii de știință, deoarece pot găzdui o varietate de noi tipuri de cvasiparticule, ele au fost extrem de dificil de identificat deoarece nu transportă nici un curent electric.
Într-un nou studiu, cercetătorii de la Institutul Indian de Știință (IISc) și colaboratori internaționali furnizează dovezi ale prezenței unor moduri în amonte de-a lungul cărora anumite cvasiparticule neutre se mișcă în grafen cu două straturi. Pentru a detecta aceste moduri sau canale, echipa a folosit o metodă nouă care folosește zgomot electric – fluctuații ale semnalului de ieșire cauzate de disiparea căldurii.
„Deși excitațiile din amonte sunt neutre din punct de vedere al încărcării, ele pot transporta energie termică și produc un punct de zgomot de-a lungul direcției în amonte”, explică Anindya Das, profesor asociat la Departamentul de Fizică și autorul corespondent al studiului publicat în Nature Communications.
Cvasiparticulele sunt în mare măsură excitații care apar atunci când particulele elementare precum electronii interacționează între ele sau cu materia din jurul lor. Nu sunt cu adevărat particule, dar au particule similare, cum ar fi masa și sarcina. Cel mai simplu exemplu este o „gaură” – un loc liber în care lipsește un electron într-o stare de energie dată într-un semiconductor. Are o sarcină opusă electronului și se poate mișca în interiorul unui material la fel ca electronul. Perechile de electroni și găuri pot forma, de asemenea, cvasiparticule care se pot propaga de-a lungul marginii materialului.
În studiile anterioare, cercetătorii au arătat că ar putea fi posibil să se detecteze cvasiparticule emergente precum fermionii Majorana în grafen; speranța este de a valorifica astfel de cvasiparticule pentru a construi în cele din urmă computere cuantice tolerante la erori. Pentru identificarea și studierea unor astfel de particule, detectarea modurilor din amonte care le pot găzdui este critică. Deși astfel de moduri din amonte au fost detectate mai devreme în sistemele bazate pe arseniură de galiu, niciunul nu a fost identificat până acum în grafen și materialele pe bază de grafen, care oferă mult mai multe promițători atunci când vine vorba de aplicații futuriste.
În acest domeniu. Studiul actual, când cercetătorii au aplicat un potențial electric la marginea grafenului cu două straturi, au descoperit că căldura a fost transportată doar în canalele din amonte și disipată în anumite „puncte fierbinți” în acea direcție. În aceste locuri, căldura genera zgomot electric care putea fi captat de un circuit de rezonanță electrică și de un analizor de spectru.
Autorii au descoperit, de asemenea, că mișcarea acestor cvasiparticule în canalele din amonte era „balistică” - căldură energia a circulat de la un punct fierbinte la altul fără nicio pierdere – spre deosebire de transportul „difuziv” observat mai devreme în sistemele bazate pe arseniură de galiu. O astfel de mișcare balistică indică, de asemenea, prezența unor stări și caracteristici exotice care ar putea ajuta la construirea de componente cuantice eficiente din punct de vedere energetic și fără defecte în viitor, potrivit autorilor.
Comentarii:
Adauga Comentariu