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

Цифровая модель показала места опасных нагрузок в авиационных турбинах

Цифровая модель показала места опасных нагрузок в авиационных турбинах

Российские ученые создали ИИ, заменяющий тесты лекарств на животных

Российские ученые создали ИИ, заменяющий тесты лекарств на животных

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

В России начали серийно производить мобильные электроподстанции

В России начали серийно производить мобильные электроподстанции

В Китае создали датчик, позволяющий роботам «чувствовать» предметы без прикосновения

В Китае создали датчик, позволяющий роботам «чувствовать» предметы без прикосновения

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Гипоаллергенные собаки стали реальностью благодаря генной модификации

Гипоаллергенные собаки стали реальностью благодаря генной модификации

Создается искусственный интеллект для обнаружения утечек газа

Создается искусственный интеллект для обнаружения утечек газа

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

17 августа отмечается годовщина запуска миссии «Венера-7»

17 августа отмечается годовщина запуска миссии «Венера-7»

Тест на 10 000 часов показал, что современные OLED-телевизоры все еще подвержены выгоранию

Тест на 10 000 часов показал, что современные OLED-телевизоры все еще подвержены выгоранию

NASA предложили отправить миниатюрных аэроботов в пещеры Титана

NASA предложили отправить миниатюрных аэроботов в пещеры Титана

Физики РАН указали на ошибку в исследованиях гибридных сверхпроводников

Физики РАН указали на ошибку в исследованиях гибридных сверхпроводников