Variable Body Topological Insulator Of Graphene Under Vissa Villkor

Enligt Massachusetts Institute of Technology webbplats nyligen fann skolforskarna att i vissa extrema fall kan grafen omvandlas till en unik funktion av den topologiska isolatorn, förväntas ge nya idéer för tillverkning av kvantdatorer. Forskningen publiceras i veckan i tidskriften Nature.

Forskarna fann att grafenflingorna placerades i en lågtemperaturmiljö med en styrka av 35 Tesla magnetfält och 0,3 grader Celsius högre än absolut noll. De ledande egenskaperna hos grafen kan ändras så att den kan filtrera elektroner i enlighet med elektronspinnets riktning, vilket för närvarande inte är tillgängligt i något traditionellt elektroniskt system.

Under typiska förhållanden uppträder grafen som en normal ledare och utövar en spänning på den och strömmen passerar genom den. Men om en bit av grafen placeras i ett magnetfält vinkelrätt mot det, går grafens förändringar-strömmen går bara längs kanterna av grafenflingor och resten blir isolatorer. Dessutom strömmar strömmen endast i en riktning i enlighet med magnetfältets riktning. Detta fenomen kallas quantum Hall effekten.

I den nya studien fann forskarna att om du lägger till ett starkt magnetfält i positionen för grafen i ovanstående fall, kommer grafens egenskaper att förändras igen: elektroner arbetar fortfarande endast längs kanterna av grafen, men riktningen av Operationen ändras från enriktad till tvåriktad, och den specifika riktningen bestäms av elektronens spinnets olika riktningar.

"Vi skapade en ovanlig specialdirigent", sa en postdoktoralforskare vid MIT: s fysikavdelning. Det är en vanlig funktion hos den topologiska isolatorn att separera elektroner enligt elektronens rotationsriktning. Imidlertid är grafen inte en topologisk isolator i vanlig mening. Vi har samma effekt i olika materialsystem. Ännu viktigare, genom att ändra magnetfältet kan du när som helst riktningen för den elektroniska driften, strömmen eller inte kontrollera staten. Det betyder att de kan göras till kretsar och transistorer, vilka inte har uppnåtts tidigare.

Erero, en professor vid MIT, sa att det hade funnits förutsägelser om denna karakterisering av grafen, men ingen hade någonsin gjort det hänt. Studien bekräftade först selektiviteten hos grafen till spinnelektroner, och det har visat sig för första gången att grafen kan styra riktningen för elektronisk drift och elkraftsstatus eller ej. Experimentet har gjort vad vissa forskare har försökt uppnå i årtionden utan framgång och lovar ett nytt sätt att skapa kvantdatorer.

Professor i fysik vid Massachusetts Institute of Technology som deltar i studien, säger studien målar en ny riktning för studien av topologiska isolatorer. "Vi kan inte förutsäga vad resultaten leder till, men det breddar vårt tänkande och ger möjligheter till tillverkning av flera enheter", sa han.

Sade: "På grund av behovet av extrem låg temperatur och stark magnetisk miljö är det inte lätt att uppnå ett sådant krav, så tekniken som produceras av kvantdatorn kommer att vara en mycket professionell utrustning, kan användas först för högprioritering av datorer uppgifter." Därefter ska de testa grafens prestanda vid ett lägre magnetfält (1 Tesla) och vid högre temperaturer, i syfte att minska tröskeln för tekniken.