Grafeenin kvanttipisteet magneettikenttäantureina

26.04.2023

UCSC-kvanttipiste-antureita-velasco-ge-540.jpgUS Santa Cruzin fyysikot ovat havainneet, että grafeenin kvanttipisteissä lähes valon nopeuksilla pyörivät loukkuun jääneet elektronit ovat erittäin herkkiä ulkoisille magneettikentille ja niitä voitaisiin käyttää uusina magneettikenttäantureina, joilla on ainutlaatuiset ominaisuudet.

Nämä kvanttipisteiden reunoilla pyörivät virtasilmukat luovat magneettisia momentteja, jotka ovat erittäin herkkiä ulkoisille magneettikentille. "Näiden virtasilmukoiden herkkyys johtuu siitä tosiasiasta, että grafeenielektronit ovat erittäin relativistisia ja kulkevat suurella nopeudella." selittää professori Jairo Velasco Jr.

"Osa siitä, mikä tekee tästä mielenkiintoisen, on tämän järjestelmän perusfysiikka ja mahdollisuus tutkia atomifysiikkaa ultrarelativistisessa järjestelmässä", hän sanoo. "Samaan aikaan tälle on mielenkiintoisia potentiaalisia sovelluksia uudentyyppisenä kvanttisensorina, joka pystyy havaitsemaan magneettikenttiä nanomittakaavassa korkealla tilallisella resoluutiolla."

Myös lisäsovellukset ovat mahdollisia, kertoo UCSC:n fysiikan jatko-opiskelija Zhehao Ge. "Työmme havainnot osoittavat, että grafeenikvanttipisteet voivat mahdollisesti isännöidä jättimäistä jatkuvaa virtaa pienessä magneettikentässä", Ge sanoi. "Tällaista virtaa voidaan mahdollisesti käyttää kvanttisimulaatioon ja kvanttilaskentaan."

Koska grafeeni on erittäin joustavaa, anturi voidaan integroida joustaviin substraatteihin mahdollistamaan kaarevien kohteiden magneettikentän havaitseminen.

"Anturimatriisissa voi olla monia kvanttipisteitä, ja tätä voitaisiin käyttää elävien organismien magneettikenttien mittaamiseen tai sen ymmärtämiseen, kuinka magneettikenttä jakautuu materiaaliin tai laitteeseen", Velasco sanoi.

Yhteistyöryhmä, johon kuuluu grafeenin yksi löytäjä ja Nobel-palkittu Andre Geim Manchesterin yliopistosta, raportoi, että grafeenilla voi olla huoneenlämpötilassa magneettiresistanssi – magneettikentän aiheuttama muutos sähkövastuksessa – joka on 100 kertaa suurempi kuin millään tunnetulla materiaalilla.

Grafeenin magneettiresistanssi voi johtaa uusiin magneettikenttäantureihin, mutta tarjoaa myös kokeellisen ikkunan eksoottisiin sähkönjohtavuuden kvanttijärjestelmiin, jotka saattavat liittyä salaperäisiin "outoihin metalleihin".

"Grafeeni yllättää jatkuvasti!" sanoo Frank Koppens, kokeellinen fyysikko Espanjan Photonic Sciences -instituutista. Hän sanoo, että poikkeuksellinen käyttäytyminen on kiinnostavaa sekä soveltavalta että perustavanlaatuisesta näkökulmasta. Harvardin yliopiston kondensoituneiden aineiden tutkija Philip Kim puolestaan sanoo, että vaikutus voi johtaa erittäin herkkiin magneettisuuden sensoreihin.

Aiheesta aiemmin:

Grafeeni ja terahertsit

Magnetismia kolmiulotteisesti

Ultraherkkiä antureita

02.06.2023Skyrmioneja ohjaavia transistoreita
01.06.2023Uusia materiaaleja akuille ja lämpösähköisille
31.05.2023Fotonisiru ilman litografiaa
30.05.2023Kohti trionipohjaisia optisia laitteita
29.05.2023Uusia muistiratkaisuja spineillä ja pyörteillä
27.05.2023Nopeita mikrorobotteja ihmiskehoon
26.05.2023Sähköä ohuesta ilmasta 24/7
25.05.2023Kvanttista vai ei
24.05.2023Uusia näkemyksiä suprajohtavuuden tutkimuksiin
23.05.2023Elektroniaaltojen kuljettama lämpö
22.05.2023Erikoismuotoiltuja kvanttipisteitä
19.05.2023Nanolankaverkko oppii ja muistaa
18.05.2023Kolmiulotteista valon muokkausta
17.05.2023Muunnettavia nanomittakaavan elektronisia laitteita
16.05.2023Atomeja lävistäen ja heitellen
15.05.2023Välikerrokset tehostavat perovskiittikennoja
13.05.2023Fotosynteesi puhtaan energian tuotantoon
12.05.2023Grafeenipohjaisia kvanttipiirejä atomien tarkkuudella
11.05.2023Kohti topologista kvanttilaskentaa
10.05.2023Keinoihot ja tekoäly
09.05.2023Kvanttikomposiitteja sähköisille ja optisille innovaatioille
08.05.2023Salakuuntelu vaikeutuu tai sitten ei
06.05.2023Voiko ET havaita meidät?
05.05.2023Kesytetty valo tarjoaa uusia mahdollisuuksia
04.05.2023Lihonneita kvantikissoja
03.05.2023Van der Waals:lla 2D-materiaaleista 3D-kiteiksi
02.05.2023Topologinen suprajohtavuus ilman suprajohteita
01.05.2023Kaksiulotteisuudella tehostaen
29.04.2023Suprajohteisia moottoriteitä
28.04.2023MEMS, piifotoniikka ja nestekidepisarat
27.04.2023Kvanttivalolähde sirulle ja skaalautuvuutta kvanttipilveen
26.04.2023Grafeenin kvanttipisteet magneettikenttäantureina
25.04.2023Kaksi täysin lomittunutta kudittia
24.04.2023Kurkistetaan transistorin sisälle
22.04.2023Orgaanista ja fluorensoivaa aurinkoenergiaa
21.04.2023Ei-vastavuoroista ja aikakiteistä metapintaa
20.04.2023Yhdestä fotonista neljä varauksenkantajaa
19.04.2023Uutta ferrosähköisyyttä ja magneettieristeen ohjausta
18.04.2023Tehokas lasermainen mikroaaltolähde
17.04.2023Magneettinen kvanttimateriaali ja meminduktori
14.04.2023Uusia topologisia ilmiöitä
13.04.2023Transistori biokemiallisille diagnostiikkasignaaleille
12.04.2023Nanolankoja rakennellen
11.04.2023Kvanttimateriaalien veistelyä
10.04.2023Atomien ja eksitonien twist
09.04.2023Kvanttimittausmenetelmä kasvihuonekaasuille
07.04.2023Ajan suhteen heijastuvia aaltoja
06.04.2023Atomiohuita metallikerroksia uudelle teknologialle
05.04.2023Edistysaskeleita magnoniikalle ja spintroniikalle
04.04.2023Loogisen kubitin elinikää ja virhesuhdetta parantaen
03.04.2023Mikrosiru yhdistää kaksi Nobel-palkittua tekniikkaa
31.03.2023Hiilikuitupaperia akkuihin
30.03.2023Antiferromagneettisesta ferromagneettiseen topologiseen eristeeseen
29.03.2023Tiedemiehet avaavat oven "kvanttivalon" manipulointiin
29.03.2023Elektrodynamiikan visualisointi nestemäsellä heliumilla
27.03.2023Uusi keksintö: Happi-ioni-akku
25.03.2023Synteesikaasua ja akkuvarausta auringonvalosta
24.03.2023Kubitit pistävät uuden spinin magnetismiin
23.03.2023Valon ja materiaalin yhdistäminen optimoi näytön kirkkauden
22.03.2023Kaksiulotteista piikarbidia ja perovskiittioksinitridia
21.03.2023Valoemissio ilman teoriaa
20.03.2023Aurinkokennoa rullalta rullalle
18.03.2023Sähköisesti ohjattua passiivista säteilyjäähdytystä
17.03.2023Ferrosähköinen HEMT-transistori
16.03.2023Yhden fotonin emittereitä piille
15.03.2023Fononit, kvanttipiste ja grafeeni
14.03.2023Kestomagneettisuutta tuottaen
13.03.2023Aivoissa valmistuvat elektrodit
12.03.2023Hiilinanoputki kvanttibittien kodiksi
09.03.2023Ionit kuriin perovskiittisissa aurinkokennoissa
08.03.2023Käsialakuvion ennätysmäistä tunnistusta
07.03.2023Suprajohdekubitteja kolmessa ulottuvuudessa
06.03.2023Kevyempiä ja pehmeämpiä ja robotteja
04.03.2023Ihmisen aivosoluilla toimiva tietokone?
03.03.2023Metapinnoilla kohti 6G:tä
02.03.2023Pietsosähköakustiikalla kevyempää RF-tekniikkaa
01.03.2023Molekyylielektroniikan airueita
28.02.2023Antureita mikrobien nanolangoista
27.02.2023Neljän elektronin litium-ilma akku
24.02.2023Uusia eväitä kubiteille
23.02.2023Lämmönhallintaa karheille pinnoille
22.02.2023Erittäin lupaavia elektrolyyttiehdokkaita
21.02.2023Mekaanisesti mukautuva antenni
20.02.2023Litimumniobaattia piin kaveriksi
18.02.2023Merkittäviä läpimurtoja perovskiiteissä
17.02.2023Skyrmionit lukevat käsialaa
16.02.2023Kubitteja laaksoissa, flip-floppina ja perovskiitissä
15.02.2023Monipuolinen ferrosähköisyys
14.02.2023Strukturoidun valon vääristymättömiä muotoja
13.02.2023Topologinen akustinen aaltoputki
10.02.2023Kvanttitietokoneen ionikubitit siirtyvät hienosti
09.02.2023Lämpöä siirtävä kvasihiukkanen
08.02.2023Pehmusteella tehostettua perovskiittia
07.02.2023Ledit pinoon tarkasti
06.02.2023Suurta energian keruuta pienestä liikkeestä
04.02.2023Älykäs piilolinssi ja vauvanvaippa
03.02.2023Kvanttisimulointia analogisesti ja koneoppimisella
02.02.2023Sähköisesti kytkettävää kidesymmetriaa ja suprajohtavuutta
01.02.2023Pystysuuntainen sähkökemiallinen transistori
31.01.2023Matematiikkaa valon nopeudella

Näytä lisää »