16:10 2024-04-09 science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu

_ Noua tehnică permite oamenilor de știință să creeze canale de electroni fără rezistență

_ Noua tehnică permite oamenilor de știință creați canale de electroni fără rezistență

O echipă internațională de cercetare condusă de Laboratorul Național Lawrence Berkeley (Laboratorul Berkeley) a realizat primele imagini cu rezoluție atomică și a demonstrat controlul electric al unei stări de interfață chirală - un fenomen cuantic exotic care ar putea ajuta cercetătorii să avanseze în calculul cuantic și în electronica eficientă din punct de vedere energetic.

Starea interfeței chirală este un canal conducător care permite electronilor să se deplaseze într-o singură direcție, împiedicându-i să fie împrăștiați înapoi și provocând rezistență electrică care irosește energie. . Cercetătorii lucrează pentru a înțelege mai bine proprietățile stărilor interfeței chirale din materialele reale, dar vizualizarea caracteristicilor lor spațiale s-a dovedit a fi excepțional de dificilă.

Dar acum, pentru prima dată, imaginile cu rezoluție atomică capturate de un echipa de cercetare de la Berkeley Lab și UC Berkeley au vizualizat direct o stare de interfață chirală. Cercetătorii au demonstrat, de asemenea, crearea la cerere a acestor canale conductoare fără rezistență într-un izolator 2D.

Lucrarea lor, care a fost raportată în revista Nature Physics, face parte din eforturile mai ample ale Berkeley Lab de a avansa cuantica. calculatoare și alte aplicații ale sistemelor de informații cuantice, inclusiv proiectarea și sinteza materialelor cuantice pentru a răspunde nevoilor tehnologice presante.

„Experimentele anterioare au demonstrat că există stări de interfață chirală, dar nimeni nu le-a vizualizat vreodată cu atât de ridicate. Rezoluția noastră. Lucrările noastre arată pentru prima dată cum arată aceste stări 1D la scară atomică, inclusiv modul în care le putem modifica – și chiar să le creăm”, a spus primul autor Canxun Zhang, un fost cercetător absolvent în cadrul diviziei de științe a materialelor din Berkeley Lab. și Departamentul de Fizică de la UC Berkeley. Acum este cercetător postdoctoral la UC Santa Barbara.

Starile interfeței chirale pot apărea în anumite tipuri de materiale 2D cunoscute sub numele de izolatori cuantici anomalii Hall (QAH) care sunt izolatori în vrac, dar conduc electronii fără rezistență la unul. „margini” dimensionale — limitele fizice ale materialului și interfețele cu alte materiale.

Pentru a pregăti stările de interfață chirală, echipa a lucrat la Molecular Foundry a Berkeley Lab pentru a fabrica un dispozitiv numit grafen monostrat-bistrat răsucit, care este un teanc de două straturi subțiri atomice de grafen rotite precis unul față de celălalt, creând o superlatice moiré care prezintă efectul QAH.

În experimentele ulterioare de la Departamentul de Fizică UC Berkeley, cercetătorii au folosit un microscop cu tunel de scanare (STM) pentru a detecta diferite stări electronice din probă, permițându-le să vizualizeze funcția de undă a stării interfeței chirale. Alte experimente au arătat că starea interfeței chirală poate fi mutată peste eșantion prin modularea tensiunii pe un electrod de poartă plasat sub straturile de grafen.

Într-o demonstrație finală a controlului, cercetătorii au arătat că un impuls de tensiune de la vârful unei sonde STM ar putea „scrie” o stare de interfață chirală în probă, să o ștergă și chiar să rescrie una nouă în care electronii curg în direcția opusă.

Descoperirile pot ajuta cercetătorii să construiască rețele reglabile. de canale de electroni cu promisiune pentru microelectronica eficientă din punct de vedere energetic și dispozitive de memorie magnetică de putere redusă în viitor și pentru calculul cuantic folosind comportamentele electronilor exotice din izolatoarele QAH.

Cercetătorii intenționează să-și folosească tehnica. pentru a studia mai multă fizică exotică în materiale înrudite, cum ar fi anyons, un nou tip de cvasiparticule care ar putea permite o cale către calculul cuantic.

"Rezultatele noastre oferă informații care nu erau posibile înainte. Există încă un drum lung de parcurs, dar acesta este un prim pas bun”, a spus Zhang.

(Fluierul)

Inapoi