Grafeenin potentiaali aivan uudelle tasolle

Grafeeni on poikkeuksellinen materiaali, mikä tekee siitä hyödyllisen monilla aloilla, kuten joustavissa elektronisissa näytöissä, erittäin tarkoissa antureissa, tehokkaissa akuissa ja tehokkaissa aurinkokennoissa.

Kuitenkin Göttingenin yliopiston johtama uusi tutkimus, jossa työskenteli myös Braunschweigin ja Bremenin sekä Fribourgin kollegoita, vie grafeenin potentiaalin aivan uudelle tasolle.

Tutkijat ovat ensimmäistä kertaa havainneet suoraan "Floquet-ilmiöitä" grafeenissa. Tämä ratkaisee pitkään jatkuneen keskustelun: Floquet-tekniikka – menetelmä, jossa materiaalin ominaisuuksia muutetaan erittäin tarkasti valopulssien avulla – toimii myös metallisissa ja puolimetallisissa kvanttimateriaaleissa, kuten grafeenissa.

Tutkimus julkaistiin Nature Physics –lehdessä ja tutkijat käyttivät femtosekuntiliikemäärän mikroskopiaa tutkiakseen kokeellisesti grafeenin Floquet-tiloja.

Tässä tekniikassa näytteet viritetään ensin nopeilla valonvälähdyksillä ja sitten tutkitaan viivästetyllä valopulssilla materiaalin dynaamisten prosessien seuraamiseksi. ”Mittauksemme osoittavat selvästi, että grafeenin fotoemissiospektrissä esiintyy 'Floquet-ilmiöitä'”, selittää tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja Marco Merboldt. ”Tämä tekee selväksi, että Floquet-tekniikka todella toimii näissä järjestelmissä – ja tämän löydön potentiaali on valtava.”

Tutkimus osoittaa, että Floquet-tekniikka toimii monissa materiaaleissa. Tämä tarkoittaa, että tavoite suunnitella kvanttimateriaaleja, joilla on tiettyjä ominaisuuksia – ja tehdä se laserpulsseilla erittäin lyhyessä ajassa – on lähestymässä.

Materiaalien räätälöinti tällä tavalla tiettyihin sovelluksiin voisi muodostaa perustan tulevaisuuden elektroniikka-, tietokone- ja anturiteknologialle.

Professori Marcel Reutzel, joka johti tutkimusta Göttingenissä yhdessä professori Stefan Mathiasin kanssa, sanoo: "Tuloksemme avaavat uusia tapoja hallita kvanttimateriaalien elektronisia tiloja valon avulla.

Tämä voi johtaa teknologioihin, joissa elektroneja manipuloidaan kohdennetusti ja hallitusti." Reutzel lisää: "Erityisen jännittävää on, että tämä mahdollistaa myös topologisten ominaisuuksien tutkimisen. Nämä ovat erityisiä, erittäin stabiileja ominaisuuksia, joilla on suuri potentiaali luotettavien kvanttitietokoneiden tai uusien anturien kehittämisessä tulevaisuutta varten."

Aiheesta aiemmin:

Elektroniikasta 1000 kertaa nopeampaa

Fotonit ja valo-aine vuorovaikutukset kvanttitietotekniikan käyttöön

Kvanttielektroniikka grafeenien avulla