С тех пор, как открытие графена в 2004 году, ученые искали пути, чтобы поставить этот талантливый, атомарно тонких 2D материал для работы. Тоньше, чем нить ДНК, еще 200 раз прочнее стали, графен является отличным проводником электричества и тепла, и это может соответствовать любое количество форм, начиная от листа ультратонкий 2Д с электронной схемой.
В прошлом году команда исследователей во главе с Фэн Ванг, ученый факультета в Беркли лаборатории материаловедения отдела и профессор физики Калифорнийского университета в Беркли, разработал многозадачности графена устройство, которое переключается с сверхпроводником, который эффективно проводит электричество, в изолятор, который сопротивляется потоку электрического тока, и обратно в сверхпроводник.
Сейчас, как сообщили сегодня в журнале Nature, исследователи использовали свои таланты система графена для жонглирования не только два свойства, а три: сверхпроводящая, изоляционная, и типа магнетизма под названием ферромагнетизм. Устройства многозадачность может сделать возможными новые физические эксперименты, такие как исследования в стремлении к электрическим схемам для более быстрого, следующего поколения электроники, как для технологий квантовых вычислений.
«До сих пор, одновременно показывая сверхпроводящих материалов, электроизоляционных и магнитных свойств были очень редки. И большинство людей считает, что было бы трудно индуцировать магнетизм в графене, потому что это, как правило, не магнитный. Наша система графен является первым, чтобы объединить все три свойства в одном образце», — сказал Guorui Чен, научный сотрудник Ван сверхскоростной нано-оптики группы Калифорнийского университета в Беркли и ведущий автор исследования.
Используя электричество для включения графена скрытый потенциал
Графен обладает большим потенциалом в мире электроники. Его атомарно тонкой структуры, в сочетании с надежной электронной и тепловой проводимости, «мог предложить уникальное преимущество в развитии следующего поколения электроники и памяти, устройства хранения данных,» сказал Чен, который также работал как постдок в Беркли лаборатории материаловедения отдела во время исследования.
Проблема в том, что магнитных материалов, применяемых сегодня в электронике, изготовленных из ферромагнитных металлов, таких как железо или кобальтовых сплавов. Ферромагнитных материалов, как общего стержневого магнита есть северный и Южный полюс. Когда ферромагнитные материалы используются для хранения данных на жестком диске компьютера, эти поляки точки вверх или вниз, представляющих нули и единицы, называемых битами.
Графен, однако, не сделан из магнитного металла, это сделано из углерода.
Поэтому ученые придумали креативное решение.
Они создали устройство ультратонкий, всего в 1 нанометра в толщину, с тремя слоями атомарно тонкого графена. Когда зажатый между 2D-слои из нитрида бора, графена слоями-описан как трехслойная графена в изучении-образуют повторяющийся узор называется сверхрешеткой муар.
Путем прикладывать электрическое напряжение через устройство графена ворот, усилие от электричества ткнул электронов в устройстве в круг в том же направлении, как крошечные автомобили гонки вокруг дорожки. Это вызвало сильный импульс, который трансформируется устройства графена в системе ферромагнетик.
Дополнительные измерения показали удивительный новый набор свойств: внутренней системы графена была не только магнитные, но и обладают изоляционными свойствами; и, несмотря на магнетизм, ее внешние края превратились в каналы электронных токов, которые движутся без сопротивления. Такие свойства характеризуют редкому классу диэлектриков известна как чернь изоляторов, говорят исследователи.
Еще удивительнее, расчеты соавтор я-Хуэй Чжан из Массачусетского технологического института показали, что графен устройство имеет не одну, а две токопроводящие краями, что делает его первым наблюдается «высокого порядка Черн изолятор,» следствием сильного электрон-электронного взаимодействия в трехслойная графена.
Ученые по горячим следам Черн изоляторов в области исследований, известной как топология, которая изучает экзотических состояний материи. Черн изоляторов предложить потенциальные новые способы манипулирования информации в квантовом компьютере, где информация хранится в квантовых битов, или кубитов. Кубит может представлять собой один, ноль, или государство, в котором он является как один и ноль одновременно.
«Наше открытие показывает, что графен представляет собой идеальную платформу для изучения различных разделах физики, начиная от одной частицы физики, сверхпроводимости, а теперь топологической физики для исследования квантовых фаз вещества в 2D материалов», — сказал Чэнь. «Это здорово, что теперь мы можем исследовать новую физику в крошечном устройстве только 1 миллионная миллиметра толщиной».
Исследователи надеются провести больше экспериментов с их устройством графена, чтобы иметь лучшее понимание того, как чернь изолятора появились/Магнит, и механика за его необычные свойства.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!