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

UBTech открыла завод для выпуска 10 тысяч человекоподобных роботов в год

UBTech открыла завод для выпуска 10 тысяч человекоподобных роботов в год

Ученые создают электронный микроскоп с квантовым компьютером

Ученые создают электронный микроскоп с квантовым компьютером

В Японии создают дома со встроенными роботами вместо гуманоидов

В Японии создают дома со встроенными роботами вместо гуманоидов

Инженеры разрабатывают компьютерные чипы, способные потреблять в 100 раз меньше энергии

Инженеры разрабатывают компьютерные чипы, способные потреблять в 100 раз меньше энергии

В России создали дешевые стеклянные чипы для производства нанолекарств

В России создали дешевые стеклянные чипы для производства нанолекарств

Сушеные овощи после обработки обрели полезные свойства свежих продуктов

Сушеные овощи после обработки обрели полезные свойства свежих продуктов

Бетон с набором прочности за 2–4 часа ускорит ремонт дорог

Бетон с набором прочности за 2–4 часа ускорит ремонт дорог

Система умного мониторинга теплосетей предскажет потенциальные аварии

Система умного мониторинга теплосетей предскажет потенциальные аварии

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

20 лет назад Плутон перестал быть планетой — почему с этим до сих пор не все согласны?

20 лет назад Плутон перестал быть планетой — почему с этим до сих пор не все согласны?

Те самые редкоземельные металлы: что в них редкого и зачем они вообще нужны

Те самые редкоземельные металлы: что в них редкого и зачем они вообще нужны

Пять медицинских роботов, которые уже меняют работу больниц прямо сейчас

Пять медицинских роботов, которые уже меняют работу больниц прямо сейчас

Ученые выяснили, что Средиземное море быстро теплеет и становится солонее на глубине до 4 км

Ученые выяснили, что Средиземное море быстро теплеет и становится солонее на глубине до 4 км

Марсоход Curiosity обнаружил на Марсе необычные неглубокие ямы

Марсоход Curiosity обнаружил на Марсе необычные неглубокие ямы

США впервые официально подтвердили размещение оружия в космосе

США впервые официально подтвердили размещение оружия в космосе

Minecraft портировали на PlayStation 2 с 32 МБ оперативной памяти

Minecraft портировали на PlayStation 2 с 32 МБ оперативной памяти