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Wissenschaftler finden neue Quantenzustände, indem sie Graphenschichten zusammenstapeln

Wissenschaftler finden neue Quantenzustände, indem sie Graphenschichten zusammenstapeln

Eine neue Entdeckung von Forschern der Universitäten Brown und Columbia in den USA hat gezeigt, dass unbekannte Materiezustände durch das Stapeln zweidimensionaler Graphenschichten entstehen.

Graphen ist ein Nanomaterial, ein Material mit nanoskaligen Partikeln. Mit anderen Worten, ein Milliardstel Meter.

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Diese neuen Zustände wurden als fraktionierter Quanten-Hall-Effekt (FQHE) bezeichnet und entstehen durch die komplexen Wechselwirkungen von Elektronen innerhalb und zwischen Graphenschichten.

Warum ist das nützlich?

"In Bezug auf die Werkstofftechnik zeigt diese Arbeit, dass diese Schichtsysteme bei der Schaffung neuer Arten elektronischer Geräte, die diese neuen Quanten-Hall-Zustände nutzen, rentabel sein können", sagte Jia Li, Assistenzprofessor bei Brown.

Li begann diese Forschung zusammen mit Cory Dean, Professor für Physik, und Jim Hone, Professor für Maschinenbau an der Columbia University.

Li fuhr fort: "Die Ergebnisse zeigen, dass das Stapeln von 2D-Materialien in unmittelbarer Nähe zu einer völlig neuen Physik führt."

Diese Forschung mit dem Namen "Paarungszustände von zusammengesetzten Fermionen in zweischichtigem Graphen", wird in der Zeitschrift veröffentlicht Naturphysik.

Hone demonstrierte die potenzielle Bedeutung dieser Forschung weiter und wies darauf hin, dass diese neuen Quanten-Hall-Zustände "nützlich sein können, um fehlertolerante Quantencomputer herzustellen".

Ein Quantencomputer fasst einige der fast unerklärlichen Phänomene der Quantenmechanik zusammen und unterstützt so die Rechenleistung. Diese können aktuelle und möglicherweise zukünftige Supercomputer übertreffen.

Ziemlich die Entdeckung!

Wie haben die Forscher diese Entdeckung gemacht?

Das Team arbeitete mit Material, das in jahrelanger Forschung in Columbia entdeckt worden war, und verbesserte die Qualität von Graphengeräten. Am Ende entstanden ultrareinige Geräte aus atomar flachen 2D-Materialien.

Dean sagte: "Wieder einmal hat uns die unglaubliche Vielseitigkeit von Graphen ermöglicht, die Grenzen von Gerätestrukturen über das bisher Mögliche hinaus zu verschieben."

Er fuhr fort: "Die Präzision und Abstimmbarkeit, mit der wir diese Geräte herstellen können, ermöglicht es uns nun, einen ganzen Bereich der Physik zu erkunden, der erst kürzlich für völlig unzugänglich gehalten wurde."

Diese neue Forschung ist eine aufregende Entdeckung für Physiker und Ingenieure, da sie die Zukunft von Quantencomputern beeinflussen kann.


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