Graphene materyal sa keyboard

Ang materyal na keyboard ay ipinatupad ng mga mananaliksik ng ETH Zurich. Sa pamamagitan ng paglalapat ng boltahe ng kuryente (“mga susi”) sa iba’t ibang mga punto, ang graphene ng anggulo ng mahika ay maaaring maging lokal na superconducting (mga pares ng electron) o pagkakabukod (hadlang sa kanan). May-akda: ETH Zurich / F. de Vries

Ang mga mananaliksik mula sa ETH Zurich ay nagtagumpay sa espesyal na sinanay graphene mga natuklap alinman sa isang insulator o sa superconductors, na nagbibigay ng boltahe ng kuryente. Gumagawa ang pamamaraang ito kahit lokal, na nangangahulugang sa parehong mga lugar ng mga graphene flakes na may ganap na magkakaibang mga pisikal na katangian ay maaaring ipatupad magkatabi.

Para sa paggawa ng modernong mga elektronikong sangkap ay nangangailangan ng mga materyales na may magkakaibang mga katangian. Halimbawa, may mga insulator na hindi nagsasagawa ng kuryente, at mga superconductor na nagdadala nito nang walang anumang pagkalugi. Upang makakuha ng ilang pagpapaandar sa isang bahagi, karaniwang kailangan mong pagsamahin ang maraming mga naturang materyales. Ito ay madalas na mahirap, lalo na kapag nagtatrabaho sa mga nanostruktura na malawakang ginagamit ngayon.

Ang isang pangkat ng mga mananaliksik mula sa Zurich ETH, na pinangunahan nina Klaus Enslin at Thomas Inn mula sa Laboratory of Solid State Physics, ay tinitiyak na ang materyal ay kumilos na halili bilang isang insulator o isang superconductor – o kahit na magkakaibang mga lugar sa isang materyal sa pamamagitan lamang ng paglalapat ng boltahe. Ang kanilang mga resulta ay nai-publish sa isang pang-agham journal Nanotechnology ng kalikasan. Ang gawain ay suportado ng National Center for Competence in Research QSIT (Quantum Science and Technology).

Graphene na may isang anggulo ng mahika

Ang materyal na ginamit ni Ensslin at ng kanyang mga kasamahan ay medyo masalimuot na tinawag na “Magic Angular Dicon Graphene.” Sa katunayan, sa ilalim ng pangalang ito ay nagtatago ng isang bagay na medyo simple at kilalang, lalo na ang carbon – kahit na sa isang tiyak na anyo at may isang espesyal na baluktot. Ang panimulang punto ng materyal ay mga graphene flakes, na kumakatawan sa isang layer lamang ng carbon atomo makapal Inilagay ng mga mananaliksik ang dalawa sa mga layer na ito sa tuktok ng bawat isa sa isang paraan na ang kanilang mga kristal na palakol ay hindi parallel, ngunit gumawa ng isang “anggulo ng mahika” na eksaktong 1.06 degree. “Ito ay medyo kumplikado at kailangan din nating tumpak na kontrolin ang temperatura ng mga natuklap sa panahon ng paggawa. Bilang isang resulta, madalas itong nagkakamali, “paliwanag ni Peter Rickhouse, na lumahok sa mga eksperimento bilang isang postdoc.

Gayunpaman, sa dalawampung porsyento ng mga pagtatangka, nagtagumpay ito, at ang atomic crystal lattice ng graphene flakes ay lumilikha ng tinatawag na pattern ng moire kung saan ang mga electron ng materyal ay naiiba ang kilos kaysa sa ordinaryong graphene. Halimbawa, pamilyar ang mga imahe ng moire mula sa telebisyon, kung saan ang pakikipag-ugnay sa pagitan ng mga pattern na damit at mga linya ng pag-scan ng isang imahe sa telebisyon ay maaaring humantong sa mga kagiliw-giliw na mga optikal na epekto. Sa tuktok ng anggulo ng mahika ng mga graphene flakes, ang mga mananaliksik ay nakakabit ng maraming karagdagang mga electrode na maaari nilang magamit upang mag-apply ng boltahe sa materyal. Kung pinalamig nila ang lahat sa mas mataas na ilang daang mga degree ganap na zero, isang bagay na kamangha-manghang nangyayari. Nakasalalay sa inilapat na boltahe, ang mga graphene flakes ay kumilos sa dalawang ganap na kabaligtaran na paraan: alinman bilang isang superconductor o bilang isang insulator. Ang switchable superconductivity na ito ay ipinakita noong 2018 sa Massachusetts Institute of Technology (З) sa Estados Unidos. Kahit ngayon, ilang mga grupo lamang sa buong mundo ang makakagawa ng mga nasabing mga sample.

Josephson Junction

Larawan ng isang electron microscope ng Josephine compound (maling mga kulay). Paggamit ng mga electrode (maliwanag at madilim na ginto) bilang mga key ng piano, sa pagitan ng dalawang superconducting area posible na lumikha ng isang insulate layer na 100 nanometers na makapal. May-akda: ETH Zurich / F. de Vries

Insulator at superconductor ng parehong materyal

Si enslin at ang kanyang mga kasamahan ay may karagdagang hakbang pa. Sa pamamagitan ng paglalapat ng iba’t ibang mga boltahe sa mga indibidwal na electrode, binago nila ang anggulo ng mahika ng graphene sa isang insulator sa isang lugar, ngunit ng ilang daang nanometers sa isang direksyon ito ay naging isang superconductor.

“Nang makita namin ito, malinaw naman na sinubukan muna naming ipatupad ang denouement ni Josephine,” sabi ni Focca de Vries, na isa ring doktor sa lab ng enslins. Sa ganitong mga koneksyon dalawang superconductors ay pinaghihiwalay ng isang manipis na plate na insulate layer. Kaya, ang kasalukuyang hindi maaaring dumaloy nang direkta sa pagitan ng dalawang superconductors, ngunit dapat dumaan sa isang tunel na kabuuan nang wala sa loob ng mekanismo sa pamamagitan ng isang insulator. Ito naman ay sanhi upang mag-iba ang conductivity ng contact depende sa kasalukuyang sa isang katangian na paraan depende sa kung ginagamit ang DC o AC kasalukuyang.

Mga posibleng aplikasyon sa teknolohiya ng kabuuan

Ang mga mananaliksik ng ETH ay nakalikha ng isang compound ng Josephine sa loob ng mga natuklap na graphene na napilipit sa isang anggulo ng mahika gamit ang iba’t ibang mga boltahe na inilapat sa tatlong mga electrode, at upang masukat ang mga katangian nito. “Ngayon ay gumana rin ito, maaari naming subukan ang aming kamay sa mas sopistikadong mga aparato tulad ng SQUIDs,” sabi ni de Vries. Sa SQUID (isang “superconducting quantum interferensi device”), dalawang koneksyon ni Josephine ang kumokonekta upang bumuo ng isang singsing. Ang mga praktikal na aplikasyon ng naturang aparato ay may kasamang mga sukat ng maliliit na mga magnetic field, ngunit pati na rin ng mga makabagong teknolohiya tulad ng mga computer na kabuuan. Para sa posibleng paggamit sa mga computer na kabuuan, ang isang nakawiwiling aspeto ay sa tulong ng mga electrodes graphene flakes ay maaaring mai-convert hindi lamang sa mga insulator at superconductor, kundi pati na rin sa mga magnet o tinaguriang mga topological insulator, kung saan ang kasalukuyang maaaring makapasok lamang sa isang direksyon gilid ng materyal. Maaari itong magamit upang magpatupad ng iba’t ibang mga uri ng mga kabuuan na bit (qubits) sa isang solong aparato.

Keyboard para sa mga materyales

“Ngunit hanggang ngayon haka-haka lamang ito,” sabi ni enslin. Gayunpaman, natutuwa siya sa mga pagkakataong lumabas mula sa mga kontrol sa kuryente kahit ngayon. “Sa tulong ng mga electrode maaari naming praktikal na maglaro ng graphene piano.” Kabilang sa iba pang mga bagay, inaasahan ng mga physicist na makakatulong ito sa kanila na makakuha ng mga bagong pananaw sa mga detalyadong mekanismo na nagbibigay ng superconductivity ng mahiwagang anggulo ng graphene.

Tulong: “Ang Mga Pagsasama-natukoy sa Gate ni Joseph sa isang Magic-Angular Two-Layer Graphene” ni Volkert K. de Vries, Elias Portales, Julia Zheng, Takashi Taniguchi, Kenji Watanabe, Thomas In, Klaus Enslin21, at Peter 3 Rickhaw Nanotechnology ng kalikasan.
DOI: 10.1038 / s41565-021-00896-2

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang Koponan sa Underwater Archeology ay Nakahanap ng 9,000-Taong-Taong Mga Bato ng Artifact

Kredito: Unibersidad ng Texas sa Arlington Ang pangkat ng arkeolohiya sa ilalim ng dagat ay natagpuan ang mga sinaunang obsidian na natuklap na 2,000 milya...

Nabawasan ang Panganib sa Kanser Kabilang sa Mga Pasyente sa Pagkabigo ng Puso na Gumagamit ng Statins

Ang paggamit ng Statin ay na-link sa isang pinababang panganib ng cancer sa mga pasyente na may kabiguan sa puso. Kredito: European Heart...

Tagumpay sa Teknolohiya ng Ultrathin para sa Revolution ng Night Vision – “Ginawa Namin ang Hindi Makikita”

Sinabi ni Dr. Rosso Camacho Morales na ang mga mananaliksik ay "hindi nakikita, nakikita." May-akda: Jamie Kidston, Australian National University Hayaan may ilaw! ...

Kapag Kakulangan sa Trabaho ng mga empleyado, Nakakuha sila ng Paranoid – At Aggressive

Kung ang mga empleyado ay walang kapangyarihan sa lugar ng trabaho, maaari silang makaramdam ng mahina at paranoid. Sa halip, ang paranoia na...

Ang kabuuang solar eclipses ay nag-iilaw sa solar wind

Pinapayagan ng mga espesyal na filter na masukat ang mga siyentipiko ng iba't ibang mga temperatura sa corona sa panahon ng pangkalahatang mga eclipse...

Newsletter

Subscribe to stay updated.