Elektroneille viisikaistainen supervaltatie

MIT:n fyysikot ja kollegat ovat luoneet mielenkiintoisen viisikaistaisen elektronien supervaltatien.

"Tällä löydöllä on suoria vaikutuksia pienitehoisiin elektronisiin laitteisiin, koska energiaa ei menetä elektronien kulun aikana, kuten tavallisissa materiaaleissa", sanoo apulaisprofessori Long Ju ja tutkimuspaperin vastaava kirjoittaja.

Tämän työn taustalla on romboedrisen viisikerroksinen grafeeni, jonka Jun johtamat fyysikot löysivät kaksi vuotta sitten. Ja viime vuoden lopulla Ju ja kollegat kertoivat löytäneensä kolme tärkeää romboedrisestä grafeenista johtuvaa ominaisuutta mutta se vaati erittäin suuren magneettikentän käyttöä.

Nykyisessä työssä tiimi raportoi tämän uuden supervaltatien luomisesta ilman magneettikenttää. Se ei myöskään vaatinut moiré-superhilavaikutusta.

Fysiikan jatko-opiskelija Tonghang Han totea; ”Emme ole ensimmäiset, jotka ovat löytäneet tämän yleisilmiön, mutta teimme sen hyvin erilaisessa järjestelmässä. Ja verrattuna aikaisempiin järjestelmiin, meidän järjestelmämme on yksinkertaisempi ja tukee myös suurempaa määrää elektronikanavia. Ju selittää: "muut materiaalit voivat tukea vain yhtä kulkukaistaa materiaalin reunalla. Nostimme sen yhtäkkiä viiteen."

Romboederinen grafeeni koostuu viidestä tarkkaan järjestetystä grafeenikerroksesta.

Nykyisessä työssä tiimi viimeisteli alkuperäisen järjestelmän ja lisäsi kerroksen volframidisulfidia (WS2). "WS2:n ja viisikerroksisen romboedrisen grafeenin välinen vuorovaikutus johti tähän viisikaistaiseen supervaltatiehen, joka toimii ilman magneettikenttää", Ju sanoo.

Ilmiö, jonka Ju-ryhmä löysi romboedrisestä grafeenista, joka mahdollistaa elektronien kulkea ilman vastusta nollamagneettikentässä, tunnetaan kvanttipoikkeamana Hall-ilmiönä. Useimmat ihmiset tuntevat paremmin suprajohtavuuden, täysin erilaisen ilmiön, joka tekee saman asian, mutta tapahtuu hyvin erilaisissa materiaaleissa.

Romboedrinen grafeenisupervaltatie toimii tällä hetkellä noin 2 kelvinissä. ”Lämpötilan nostaminen vaatii paljon vaivaa, mutta fyysikoina meidän tehtävämme on tarjota näkemys; erilainen tapa toteuttaa tämä [ilmiö]”, Ju sanoo.

Tutkijoiden mukaan heidän tuloksensa osoittavat kiteisten kaksiulotteisten materiaalien potentiaalin toisiinsa kietoutuneessa elektronikorrelaatiossa ja kaistatopologiassa, ja se voi mahdollistaa reitin kiraalisten Majoranan reunatilojen suunnitteluun.

Aiheesta aiemmin:

Viisi kerrosta grafeenia

Elektroneja murto-osina grafeenissa

Materiaalia elektronien kvanttitielle