Топологичният изолатор на графена с променлив корпус при определени условия

Според уебсайта на Масачузетския технологичен институт наскоро учените в училището установиха, че в някои екстремни случаи графенът може да се превърне в уникална функция на топологичния изолатор, се очаква да предостави нови идеи за производството на квантови компютри. Изследването е публикувано тази седмица в списание Nature.

Изследователите установяват, че графенните люспи са поставени в нискотемпературна среда със сила от 35 Tesla магнитно поле и 0,3 градуса по Целзий по-висока от абсолютната нула. Проводимите свойства на графена могат да се променят, за да се позволи филтрирането на електрони в зависимост от посоката на въртене на електрони, която понастоящем не се предлага в нито една традиционна електронна система.

При типични условия, графенът се държи като нормален проводник и упражнява напрежение върху него, а токът преминава през него. Но ако част от графен се постави в магнитно поле, перпендикулярно на него, свойствата на графена се променят - токът се движи само по ръбовете на графенните люспи, а останалите се превръщат в изолатори. В допълнение, токът ще се движи само в една посока в зависимост от посоката на магнитното поле. Това явление се нарича ефект на квантовата зала.

В новото изследване учените открили, че ако добавите силно магнитно поле към позицията на графен в горния случай, свойствата на графен ще се променят отново: електроните все още действат само по ръбовете на графен, но посоката на Операцията се променя от еднопосочна към двупосочна и специфичната посока се определя от различните посоки на въртенето на електрони.

"Създадохме необичаен специален диригент", каза следдокторски изследовател в отдела по физика на MIT. Общата функция на топологичния изолатор е да отделя електрони в съответствие с посоката на въртене на електрони. Графенът обаче не е топологичен изолатор в обичайния смисъл на думата. Имаме същия ефект в различните материални системи. По-важното е, че чрез смяна на магнитното поле можете също така по всяко време да посочите посоката на електронната операция, да захранвате или да не контролирате състоянието. Това означава, че те могат да бъдат направени в схеми и транзистори, които не са постигнати преди. "

Ереро, доцент в Масачузетския технологичен институт (МИТ), каза, че е имало прогнози за това характеризиране на графен, но никой не е успял да го направи. Проучването първо потвърждава селективността на графен за въртене на електрони и за пръв път е доказано, че графенът може да контролира посоката на електронната работа и състоянието на електрическата енергия или не. Експериментът е направил това, което някои изследователи се опитват да постигнат от десетилетия без успех, обещавайки нов начин за създаване на квантови компютри.

Професор по физика в Технологичния институт в Масачузетс, който участва в проучването, казва, че изследването очертава нова посока за изследване на топологичните изолатори. "Не можем да предвидим какво ще доведе до находките, но разширява нашето мислене и предоставя възможности за производство на множество устройства", каза той. "

Каза: "Поради необходимостта от екстремни нискотемпературна и силна магнитна среда, постигането на такова изискване не е лесно, така че технологията, произведена от квантовия компютър, ще бъде много професионално оборудване, може да се използва първо за изчисления с висок приоритет задачи. " След това те ще тестват ефективността на графена при по-ниско магнитно поле (1 Tesla) и при по-високи температури, с оглед намаляване на прага за технологията.