Eksoottisia kvanttivaikutuksia

15.04.2019

Berkeley-uusi-aineen-tila-300-t.jpgKuva esittää toistuvan 2D-kuvion sellaisesta ominaisuudesta, joka liittyy sähkön johtokykyyn ja tunnetaan pinta-Fermi-kaarena. Näytteenä rodium-pii -kide.

Materiaalien elektronien kvanttikäyttäytyminen on nykyaikaisen elektroniikan ja tietotekniikan perusta. Kvanttimateriaalit, joissa on topologisia elektronisia ja optisia ominaisuuksia ovat välttämättömiä kvantisoitujen elektronisten vasteiden toteuttamiseksi seuraavan sukupolven tekniikassa.

Kiteillä, joilla on ”kätisyys”, on epätavallisia ominaisuuksia. Uudet todisteet viittaavat siihen, että ne voivat järjestää elektroneja, jotka liikkuvat kuten hidastunut valo ja niiden kollektiivinen käyttäytyminen jäljittelee magneettisia monopoleja.

Princetonin yliopistossa ja Berkeley Labissa toiminut kansainvälinen tutkijaryhmä on havainnut, että tietynlaiset kideluokat, joilla on epäsymmetria, kuten biologinen ”kätisyys”, tunnetaan kiraalisina kiteinä, saattavat kätkeä elektroneja, jotka käyttäytyvät odottamattomilla tavoilla.

”Ennen työtämme, kiraalisten kiteiden elektronien kvanttitason ominaisuuksia oli harvoin tutkittu”, sanoi tutkimuksen johtaja M. Zahid Hasan. ”Tämä ratkaiseva työ avaa uuden alueen topologisten materiaalien etsintään.”

Kiraaliset kiteet ovat fyysikoille erittäin kiinnostavia niiden magneettisten, optisten, johtavuuden ja erityisesti niiden topologisten ominaisuuksien vuoksi.

"Aineen topologiset ominaisuudet ovat nousseet yhdeksi modernin fysiikan halutuimmista aarteista sekä perustavanlaatuisesta näkökulmasta että mahdollisten sovellusten löytämisestä seuraavan sukupolven kvantti- ja nanoteknologioille." Hasan visioi".

Aiempiin tuloksiin tukeutuen tutkijat päättelivät, että kiraaliset kiteet pystyvät isännöimään uusia muotoja Weyl-fermioneja - elektroneja, jotka käyttäytyvät kollektiivisesti kuin ne olisivat massattomia.

Ryhmä sovelsi näitä ideoita kiraalisille kiteille ja löysi odottamattomia tuloksia liittyen niiden elektronisiin, optisiin ja topologisiin käyttäytymisiin, mikä johdatti aiheen nimeksi "topologiset kiraaliset kiteet".

Koska näytteiden elektroninen käyttäytyminen näyttää jäljittelevän kiteiden kiraalisuutta, Hasan toteaa, että syntyy monia väyliä tutkittavaksi, kuten testata, voidaanko suprajohtavuus siirtää muiden materiaalien välillä topologiseen johteeseen.

”Tämä voisi johtaa uudenlaiseen suprajohteeseen,” hän sanoi, ”tai uuden kvanttivaikutuksen tutkimiseen. Onko mahdollista saada kiraalinen topologinen suprajohde? "

Vaikka viimeisimmässä tutkimuksessa rodium-pii- ja koboltti-pii kiteissä havaittuja topologisia ominaisuuksia pidetään ihanteellisina, on olemassa monia muita tunnistettuja materiaaleja, joita voidaan tutkia ja arvioida niiden mahdollisuuksia parantaa suorituskykyä todellisissa sovelluksissa, Zahid Hasan toteaa Berkely Labin tiedotteessa.

Aiheesta aiemmin:

Uusia materiaaleja elektroniikalle

Solitoneillako uutta elektroniikkaa?

21.01.2021Metallista perovskiittiä
20.01.2021Tutkijat kesyttävät fotoni-magnoni -vuorovaikutuksen
19.01.2021Transistoreita kutistaen
18.01.2021Sinistä valoa perovskiittiledeistä
15.01.2021Uusi nanorakenteinen yhdiste anodille
14.01.2021Fyysikot luovat aikakäänteisiä optisia aaltoja
13.01.2021Kubitteja ohjaten
12.01.2021Pullisteleva perovskiitti
11.01.2021Venytettyä timanttia elektroniikalle
08.01.2021Metapinnoilla langattomat terahertsialueille
07.01.2021Hybridi superkonkka ja hapekas litiumilma-akku
06.01.2021Mikroskannerin peilit korvaavat ihmisen näön
05.01.2021Sirulle integroitavia ledejä
04.01.2021Teollisesti valmistettavia kubitteja
02.01.2021Elektroninen ameba
31.12.2020Aivojakin tehokkaampaa synapsitekniikkaa
30.12.2020Kvanttirajaa lähestyvä kemiallinen tunnistussiru
29.12.2020Kohti analogista spintroniikkaa
28.12.2020Tapa rikkoa sähkömagnetiikan vastavuoroisuuslaki
23.12.2020Kvanttifotoninen prosessori
21.12.2020Kovahiilestä anodimateriaali natrium-ioni akulle
19.12.2020Kohti topologisia kubitteja
18.12.2020Anioneita ja protoneita
17.12.2020Atomin ohut transistori puolittaa muutosjännitteen
16.12.2020Ruosteista tiedonsiirtoa
15.12.2020Sähköistä spinin ohjausta
14.12.2020Lämmönjohtavuus ja tunnelointi
11.12.2020Kvanttietu osoitettu huoneenlämmössä
10.12.2020Neutriinoistako uusin energiatekniikka?
09.12.2020Parannusta metanolipolttokennoille
08.12.2020Tehokkaampaa IoT-anturointia
07.12.2020Uusi mahdollisuus magnesiumakuille
04.12.2020Makea kvanttipiste kubiteille löytyi
03.12.2020Tehokkaampi lämpösähköinen materiaali
02.12.2020Spintronista muistia vääntäen
01.12.2020Hybridi- ja superkondensaattoreita
30.11.2020Perovskiitistä aurinkokennoja nopeasti
27.11.2020Memristoreita ja atomristoreita
26.11.2020DNA:n satunnaisuutta ja järjestyksellisyyttä hyödyntäen
25.11.2020Biopohjaisen aurinkoenergian keruumateriaalia
24.11.2020Anti-laser ideoi langatonta tehonsiirtoa
23.11.2020Uusi vaihe kohti kvanttiteknologiaa
20.11.2020Kvanttitunnelointi siirtää omavoimaisten antureiden rajoja
19.11.2020Valotoimista tekoälyä
18.11.2020Henkilökohtainen terveyssiru
17.11.2020Nopeita lämpöä sietäviä polymeerimodulaattoreita
16.11.2020Tehokas kannettava terahertsilaseri
13.11.2020Fyysikot kehittävät kvanttimodeemia
12.11.2020Tahmeat elektronit: Kun repulsio muuttuu vetovoimaksi
11.11.2020Uusia kevyitä magneetteja
11.11.2020Logiikkaportteja valopulsseille
09.11.2020Uuden sukupolven tietokonepiiri
06.11.2020Optinen johdotus suurille kvanttitietokoneille
05.11.2020Perovskiitistä materiaali laaksotroniikalle
04.11.2020Edullinen korkean resoluution monispektrikamera
03.11.2020Kvanttipistetransistoreista joustava vaihtoehto elektroniikalle
02.11.2020Integroitu piiri magnoneilla
30.10.2020Nopeutta magneettiselle muistille
29.10.2020Pinta-aallot nanorakenteita viilentämään
28.10.2020Älykkäitä nanomateriaaleja kuitufotoniikalle
27.10.2020Tehokkaasta ledistä laseriksi
26.10.2020Tehopiirien vianhakua akustisesti
25.10.2020Supravirtoja pinotuissa 2D-materiaaleissa
22.10.2020Yhden molekyylin kytkin elektreetistä
21.10.2020Yhä vihreämpiä virtausakkuja
20.10.2020Kierteisiä topologisia eksitoni-polaritoneja
19.10.2020Lähi-infrapunan aallot näkyviksi
16.10.2020Kiinteä elektrolyytti natrium-akuille
15.10.2020Fotonit taipuvat moneen
14.10.2020Grafeenia pinoten ja kiertäen
13.10.2020Orgaanisten piirien miniaturisointia
12.10.2020Ultraääntä kolmiulotteisesti
09.10.2020Kvanttitietokoneet tehostuvat
08.10.2020Enemmän sähköä auringonvalosta
07.10.2020Suurten esineiden välinen kvanttilomittuminen
07.10.2020Näkymättömästi näkevä
05.10.2020Robotteja kankaasta
02.10.2020Nopeita ja herkkiä grafeenibolometrejä
01.10.2020Todennus ja kosketuksettomuus kolmiulotteisesti
30.09.2020Hiilestä transistoreita ja tietokoneita
29.09.2020Piiperustaisia yhden fotonin lähteitä
28.09.2020Lupaavaa materiaalia kvanttilaskennalle
25.09.2020Hiilinanoputkilla tehostettu kuparijohde
24.09.2020Kuituoptinen elektronitykki ja voima-anturi
23.09.2020Kaksiulotteisista moniarvoinen optinen muisti
22.09.2020Operaatiovahvistin 2D-puolijohteesta
21.09.2020Kvanttimaailma on oudompi kuin luulimme
18.09.2020Sähköisiä nanolasereista mikropiireille
17.09.2020Aurinkokennoille kaksi kerrosta on parempi kuin yksi
16.09.2020Läpi sumun ja heinäsirkkaparven
15.09.2020Fononilaser
14.09.2020Transistoreita jäähdyttäen ja pinoten
11.09.2020Kubitteja kiertäen ja kaartaen
10.09.2020Tarkempia mittauksia mutkan kautta
09.09.2020Nopeampi ja tehokkaampi energian varastointi
08.09.2020Kvanttiläpimurto turvallisemmalle tietoliikenteelle
07.09.2020Tarkkuutta tekoälyyn
04.09.2020Mikroelektroniset robotit liikkeelle laserilla
03.09.2020Tavoitteena laajat langattomat sähkönjakeluverkot
02.09.2020Keinotekoisilla materiaaleilla tehoa elektroniikkaan

Näytä lisää »