Tutkijat löysivät kiraalisia fononeja

Berkeley Labin tutkijat ovat löytäneet ensimmäiset todisteet siitä, että fononeilla on atomisesti ohuessa (2D) materiaalin rakenteessa luonnollisesti esiintyvä pyörivä kierto.

Tämä kierto voisi muodostua uuden tietotekniikan muodoksi ja molekyyliskaalan roottoreiden perustaksi mikroskooppisten moottoreiden ja koneiden ajamiseksi.

Volframidiseeleni (WSe2), tunnetaan epätavallisesta kyvystään ylläpitää erityisiä elektronisia ominaisuuksia.

Elektroniikan yhä pienetessä, sen komponentit ovat alttiimpia lämmön kertymiseen ja sähköiseen vuotoon liittyviin ongelmiin.

Tämä tutkimus tarjoaa mahdollisuuden näiden ongelmien ratkaisemiseen. Normaalisti kiinteiden fononien katsotaan yleensä olevan atomien kollektiivinen lineaarinen liike mutta tutkimus kertoo, että osa materiaalin lämpövärähtelyistä eli fononeista pyörii luonnollisesti tietyssä suunnassa.

Tämä ominaisuus tunnetaan kiraalisuutena ja sen säätäminen antaisi vakaan mekanismin informaation kuljettamiseksi ja tallentamiseksi. Tutkijoiden mukaan kiraalisen fononin suurin etu on, että kierto on lukittunut hiukkasen momenttiin joten se ei helposti häiriinny.

Tutkituissa fononimoodeissa seleeniatomit näyttävät pyörivän kollektiivisesti myötäpäivään mutta volframiatomit eivät liiku.

Toistaiseksi prosessi tuottaa vain pienen määrän kiraalisia fononeja. Seuraava vaihe tutkimuksessa on luoda suurempia määriä pyöriviä fononeja ja selvittää, millä tavoin elektronien spinit saadaan kääntymään tai miten muuttaa materiaalin laakso-ominaisuuksia.

Spin on elektronin luontainen ominaisuus, jota voitaisiin käyttää informaation välittämiseen uudessa spintroniikan muodossa olevassa elektroniikassa. Laakso- eli valleytroniikka on toinen tulevaisuuden elektroniikalle hahmoteltu toimintatapa.

"Sama periaate toimii kaikissa 2D-jaksollisissa rakenteissa, joissa on kolminkertainen symmetria ja käänteinen epäsymmetria. Sama periaate kattaa valtavan luonnonmateriaalin ryhmän ja on olemassa melkein äärettömät mahdollisuudet roottoreiden luomiseen molekyyliskaalassa," toteavat tutkijat tiedotteessaan.

Aiheesta aiemmin:

Fononinen suodatin mullistaa signaalinkäsittelyä