Физики построили скоростную магистраль для электронов

Физики Массачусетского технологического института разработали новую форму графена , создав пятиполосную электронную супермагистраль, которая обеспечивает сверхэффективное движение электронов без потерь энергии.

Физики построили скоростную магистраль для электронов

Физики из Массачусетского технологического института (MIT) и их коллеги создали пятиканальную супермагистраль для электронов, которая может стать основой для высокоэффективной электроники и других приложений. Эта работа, недавно опубликованная в журнале Science, является частью серии важных открытий, сделанных той же группой за последний год в исследовании уникальной формы графена.

Это явление можно сравнить с движением автомобилей по широкой скоростной магистрали, в отличие от узких городских улиц, где транспорт замедляется из-за частых остановок и поворотов.

Материал, используемый в этом исследовании, известен как ромбоэдрический пятислойный графен и был открыт два года назад под руководством профессора Цзюй.  В октябре прошлого года в журнале Nature Nanotechnology Цзюй и его коллеги описали три важных свойства ромбоэдрического графена. Одно из них — возможность топологического движения электронов по краю материала без прохождения через его середину, что создает супермагистраль, но требует сильного магнитного поля, значительно превышающего магнитное поле Земли. В новой работе команда добилась создания супермагистрали без использования магнитного поля.

Один из ведущих авторов статьи, аспирант MIT по физике Тонханг Хан, поясняет:

Мы не первые, кто обнаружил это явление, но сделали это в новой системе. Наша система проще и поддерживает больше каналов для движения электронов. Другие материалы позволяют только один канал по краю. Мы увеличили их количество до пяти.

Соавторами статьи являются Чжэнгуан Лу, постдок в Лаборатории исследования материалов MIT, и Юйсюань Яо, приглашенный студент из Университета Цинхуа. Среди других авторов — профессор физики MIT Лян Фу, аспиранты MIT Цзисян Ян и Джунсок Со, Чихо Юн и Фань Чжан из Техасского университета в Далласе, а также Кендзи Ватанабэ и Такаши Танигучи из Национального института материаловедения Японии.

Графит, основной компонент карандашного грифеля, состоит из множества слоев графена — одноатомных слоев углерода, расположенных в шестиугольниках. Ромбоэдрический графен состоит из пяти таких слоев, уложенных в определенном порядке.

Цзюй и его коллеги выделили ромбоэдрический графен благодаря новому микроскопу, построенному Цзюй в MIT в 2021 году, который быстро и недорого определяет важные характеристики материала на наноуровне. Пятислойный ромбоэдрический графен имеет толщину всего несколько миллиардных долей метра. В новой работе команда добавила слой дисульфида вольфрама (WS2) к исходной системе.

Явление, открытое группой Цзюй в ромбоэдрическом графене, известное как квантовый аномальный эффект Холла, позволяет электронам двигаться без сопротивления при нулевом магнитном поле. Для большинства людей более знакома сверхпроводимость — другое явление, которое также позволяет электронам двигаться без сопротивления, но в других материалах.

Цзюй отмечает, что хотя сверхпроводимость была открыта в 1910-х годах, потребовалось около 100 лет исследований, чтобы заставить эту систему работать при более высоких температурах, необходимых для практических приложений. Точно так же ромбоэдрическая графеновая супермагистраль работает при температуре около 2 кельвинов (-456 градусов по Фаренгейту).

Читайте также

Ученые впервые запустили квантовый компьютер в космос — половина детекторов не пережила полет

Ученые впервые запустили квантовый компьютер в космос — половина детекторов не пережила полет

Нидерланды готовят собственную замену Windows и Office для чиновников

Нидерланды готовят собственную замену Windows и Office для чиновников

Сальто закончились: Boston Dynamics отправляет Atlas работать на заводы Hyundai

Сальто закончились: Boston Dynamics отправляет Atlas работать на заводы Hyundai

МАИ представил полевую «аптечку» для композитной обшивки самолетов

МАИ представил полевую «аптечку» для композитной обшивки самолетов

Из камыша сделали фильтр для удаления синтетических красителей из сточных вод

Из камыша сделали фильтр для удаления синтетических красителей из сточных вод

Tesla в 10 раз увеличила производство роботов Optimus, но они все еще плохо справляются с новыми задачами

Tesla в 10 раз увеличила производство роботов Optimus, но они все еще плохо справляются с новыми задачами

ИИ-агенты OpenAI самостоятельно нашли способ общаться друг с другом через интернет

ИИ-агенты OpenAI самостоятельно нашли способ общаться друг с другом через интернет

Greenworks представила ранцевую воздуходувку GD40BPG2 со скоростью потока до 282 км/ч

Greenworks представила ранцевую воздуходувку GD40BPG2 со скоростью потока до 282 км/ч

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Британский визионер хочет запустить максимально дешевую миссию к Альфа Центавра

Британский визионер хочет запустить максимально дешевую миссию к Альфа Центавра

Как ученые на «Конкорде» устроили погоню за солнечным затмением и растянули семь минут до 74

Как ученые на «Конкорде» устроили погоню за солнечным затмением и растянули семь минут до 74

Пять медицинских роботов, которые уже меняют работу больниц прямо сейчас

Пять медицинских роботов, которые уже меняют работу больниц прямо сейчас

Нейросеть предскажет путь спутников сквозь космический мусор

Нейросеть предскажет путь спутников сквозь космический мусор

В России создали импульсный плазменный двигатель для наноспутников

В России создали импульсный плазменный двигатель для наноспутников

NASA показало необычные «волны» на Марсе — в них записана история климата планеты

NASA показало необычные «волны» на Марсе — в них записана история климата планеты

Уран могла опрокинуть исчезнувшая луна — ученые объяснили странное вращение планеты

Уран могла опрокинуть исчезнувшая луна — ученые объяснили странное вращение планеты