Uusi aikakausi elektroniikalle ja kvanttitietokoneille?

(26.3.2025) Äskettäin Nature -tiedelehdessä julkaistussa tutkimuksessa on tarkasteltu fosforeeninanonauhan (PNR) merkittäviä ominaisuuksia.

Näillä fosforista valmistetuilla atomiohuilla nauhoilla on sekä magneettisia että puolijohteisia ominaisuuksia huoneenlämmössä, mikä tekee niistä lupaavia ehdokkaita tuleviin elektroniikkasovelluksiin ja tasoittaa tietä uuden sukupolven energiatehokkaille tekniikoille.

Tutkimuksen teki kansainvälinen tutkimusryhmä Cambridgen yliopistosta, University College Londonista (UCL), Freie Universität Berlinistä, European High Magnetic Field Labista Nijmegenissä ja Warwickin yliopistosta, ja se on luettavissa osoitteessa https://www.nature.com/articles/s41586-024-08563-x

Toisin kuin hiilianalogi grafeeni, fosforeeninanonauhat sisältävät viritettävän elektronisen rakenteen, mikä tekee niistä ihanteellisia energiatehokkaille transistoreille.

Tämä tutkimus osoittaa, että PNR:t osoittavat ferromagneettista käyttäytymistä ohuissa kalvoissa huoneenlämpötilassa, samanlaista kuin klassiset magneettiset metallit, kuten rauta ja nikkeli. Nesteliuoksessa nanonauhat kohdistuvat heikkoja magneettikenttiä pitkin - verrattavissa magneetin ympärillä oleviin rautaviivalinjoihin.

"Fosforeeninanonauhat ovat todella kiehtovia materiaaleja, koska ne mahdollistavat optisten ja luontaisten magneettisten ominaisuuksien kytkeytymisen yksiulotteisen reunansa mukaan – jopa huoneenlämmössä. Ne tarjoavat valtavasti potentiaalia käytännön sovelluksiin ja uraauurtaviin teknologioihin ja toimivat samalla jännittävänä alustana perusfysiikan tutkimiselle", selittää Naitik Panjwani, Berliinin yliopiston tutkija, tutkija Fretie Universityssä.

Magneettisten ja elektronisten tilojen kytkentä voisi mahdollistaa erittäin energiatehokkaita piirejä, nopeamman optisen tiedon tallennuksen ja joustavan, seuraavan sukupolven elektroniikan.

Uusimpia menetelmiä, kuten ultranopeaa magneto-optista spektroskopiaa ja elektroniparamagneettista resonanssispektroskopiaa käyttäen, tutkimuksessa saatiin onnistuneesti ensimmäinen kokeellinen todiste näistä poikkeuksellisista materiaaliominaisuuksista.

Nämä tulokset voisivat tasoittaa tietä innovatiivisille uusille tallennustekniikoille, jotka käyttävät valoa magneettisten tilojen ohjaamiseen. Tämä tutkimus muuttaa perusteellisesti ymmärrystämme magneettisista puolijohteista ja voi olla ratkaisevassa roolissa uraauurtavassa teknologiassa, kuten kvanttitietokoneissa ja spintroniikassa”, korostaa Freie Universität Berlinin fyysikko Naitik Panjwani.

Aiheesta aiemmin:

Uusi ihmemateriaali: yksittäisiä 2D-fosforeeninauhoja