Uusi ihme- ja kvanttimateriaali

Yli vuosikymmenen ajan tiedemiehet ovat yrittäneet syntetisoida hiiltä, nimeltään grafyyni, rajoitetulla menestyksellä. Nyt tämä yritys on kuitenkin saatettu loppuun Colorado Boulderin yliopiston uuden tutkimuksen ansiosta.

Grafyyni on pitkään kiinnostanut tutkijoita, koska se on grafeenin tyyppinen "ihmemateriaali".

Perinteisten kemian menetelmien avulla tiedemiehet ovat onnistuneet luomaan useita allotrooppeja vuosien varrella, mukaan lukien fullereeni sekä grafeeni. Nämä menetelmät eivät kuitenkaan salli erityyppisten hiilen syntetisoimista yhteen millään tavalla suuressa määrin, kuten mitä tarvitaan grafyynille, joka on jäänyt teoretisoiduksi materiaaliksi, jonka uskotaan omaavan ainutlaatuisia elektroneja johtavia, mekaanisia ja optisia ominaisuuksia.

Kemian professori Wei Zhang tutkii reversiibeliä kemiaa eli kemiaa, joka mahdollistaa sidosten itsensä korjaamisen, mikä mahdollistaa uusien järjestetyn rakenteiden tai hilan, kuten synteettisten DNA:n kaltaisten polymeerien luomisen.

Orgaanisella reaktiolla, joka sisältää alkyynikemiallisten sidosten uudelleenjakautumisen tai leikkaamisen ja reformoimisen sekä termodynamiikkaa ja kineettistä ohjausta, ryhmä onnistui luomaan sitä, mitä ei ollut koskaan aiemmin luotu: materiaali, joka voisi kilpailla grafeenin johtavuuden kanssa, mutta sitä halliten.

"Siellä on melko suuri ero (grafeenin ja grafyynin välillä), mutta hyvällä tavalla", Zhang sanoi. "Tämä voisi olla seuraavan sukupolven ihmemateriaalia. Siksi tutkijat ovat hyvin innoissaan."

Vaikka materiaali on luotu onnistuneesti, tiimi haluaa silti tarkastella sen yksityiskohtia, mukaan lukien kuinka materiaalia luodaan suuressa mittakaavassa ja miten sitä voidaan käsitellä käytännön tasolla.

Columbian kemistit ja fyysikot ovat puolestaan löytäneet yhteyden virittävien elektronisten ja magneettisten ominaisuuksien välillä 2D-puolijohteessa ja niille mahdollisia potentiaalisia sovelluksia spintroniikassa, kvanttilaskennassa ja perustutkimuksessa.

Informaatio tietokoneissa välittyy puolijohteiden kautta elektronien liikkeen avulla ja tallentuu elektronien spinin suuntaan magneettisissa materiaaleissa.

Laitteiden edelleen kutistamiseksi ja suorituskyvyn parantamiseksi tavoitteena on spintroniikka johon liittyen tutkijat etsivät materiaaleja, joissa yhdistyvät molemmat kvanttiominaisuudet. Columbian yliopiston ryhmä on nyt löytänyt vahvan yhteyden elektronien kuljetuksen ja magnetismin välillä materiaalissa, jota kutsutaan kromisulfidibromidiksi (CrSBr).

"Puolijohteilla on viritettävät elektroniset ominaisuudet. Magneeteilla on viritettävät spin konfiguraatiot. CrSBr:ssä nämä kaksi nuppia on yhdistetty”, Xavier Roy toteaa. "Tämä tekee CrSBr:stä houkuttelevan sekä perustutkimukselle että mahdolliselle spintroniikkasovellukselle."

Aieesta aiemmin:

Uusi ihmemateriaali: yksittäisiä 2D-fosforeeninauhoja

Grafeeni ja sen kaverit

Uusi kaksiulotteinen