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O isolador topológico de corpo variável do grafeno sob certas condições

De acordo com o site do Instituto de Tecnologia de Massachusetts recentemente, os cientistas da escola descobriram que, em alguns casos extremos, o grafeno pode ser convertido em uma função única do isolador topológico, é esperado fornecer novas idéias para a fabricação de computadores quânticos. A pesquisa é publicada nesta semana na revista Nature.

Os pesquisadores descobriram que os flocos de grafeno foram colocados em um ambiente de baixa temperatura com uma força de campo magnético de 35 Tesla e 0,3 graus Celsius superior ao zero absoluto. As propriedades condutoras do grafeno podem ser alteradas para permitir que ele filtre os elétrons de acordo com a direção do spin eletrônico, que atualmente não está disponível em nenhum sistema eletrônico tradicional.

Em condições típicas, o grafeno se comporta como um condutor normal e exerce uma tensão sobre ele, e a corrente passa por ele. Mas se um pedaço de grafeno é colocado em um campo magnético perpendicular a ele, as propriedades da mudança de grafeno - a corrente apenas corre nas bordas dos flocos de grafeno e o resto torna-se isolador. Além disso, a corrente só se moverá em uma direção de acordo com a direção do campo magnético. Esse fenômeno é chamado de efeito Hall quântico.

No novo estudo, os pesquisadores descobriram que se você adicionar um campo magnético forte à posição do grafeno no caso acima, as propriedades do grafeno mudarão de novo: os elétrons ainda operam somente nas bordas do grafeno, mas a direção do A operação é alterada de unidirecional para bidirecional e a direção específica é determinada pelas diferentes direções da rotação eletrônica.

"Criamos um condutor especial incomum", disse um pesquisador pós-docente do departamento de Física do MIT. É uma função comum do isolador topológico separar os elétrons de acordo com a direção de rotação do elétron. No entanto, o grafeno não é um isolador topológico no sentido usual. Nós temos o mesmo efeito em diferentes sistemas de materiais. Mais importante ainda, alterando o campo magnético, você também pode, a qualquer momento, a direção da operação eletrônica, poder ou não controlar o estado. Isso significa que eles podem ser transformados em circuitos e transistores, que não foram alcançados antes. "

Erero, professor associado do MIT, disse que houve uma previsão desta caracterização do grafeno, mas ninguém já havia feito isso acontecer. O estudo primeiro confirmou a seletividade do grafeno para girar os elétrons, e foi provado pela primeira vez que o grafeno pode controlar a direção da operação eletrônica e o estado da energia elétrica ou não. O experimento fez o que alguns pesquisadores tentaram alcançar há décadas sem sucesso, prometendo uma nova maneira de criar computadores quânticos.

Professor de física do Massachusetts Institute of Technology que participa do estudo, diz que o estudo apresenta uma nova direção para o estudo de isoladores topológicos. "Não podemos prever o que os resultados vão levar, mas alarga o nosso pensamento e proporciona possibilidades para o fabrico de múltiplos dispositivos", afirmou. "

Disse: "Por causa da necessidade de um ambiente magnético de extrema temperatura baixa e forte, alcançar esse requisito não é fácil, então a tecnologia produzida pelo computador quântico será um equipamento muito profissional, pode ser usada primeiro para computação de alta prioridade Tarefas ". Em seguida, eles testarão o desempenho do grafeno em um campo magnético inferior (1 Tesla) e em temperaturas mais elevadas, com o objetivo de reduzir o limiar para a tecnologia.


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