特定条件下におけるグラフェンの可変体トポロジー絶縁体

最近のマサチューセッツ工科大学のウェブサイトによると、学校の科学者たちは、極端な場合には、グラフェンをトポロジカル絶縁体のユニークな機能に変換することができ、量子コンピュータの製造のための新しいアイデアを提供することが期待されることを発見した。 この研究は今週、自然誌に掲載されています。

研究者らは、グラフェンフレークが磁場が35テスラ強、絶対ゼロよりも0.3℃高い低温環境に置かれていることを発見しました。 グラフェンの導電特性は、電子スピンの方向に応じて電子をフィルタリングすることができるように変更することができ、従来の電子システムでは利用できない。

典型的な条件下では、グラフェンは通常の導体として振る舞い、電圧を印加し、電流はそれを通過する。 しかし、グラフェン片をそれに垂直な磁場に置くと、グラフェンの性質が変化します。電流はグラフェンフレークの端に沿ってしか流れず、残りは絶縁体になります。 さらに、電流は磁場の方向に応じて一方向にのみ移動する。 この現象を量子ホール効果といいます。

この新しい研究では、上記のケースでグラフェンの位置に強い磁場を加えると、グラフェンの性質が再び変化することがわかりました。電子はまだグラフェンの端に沿ってしか動作しませんが、動作は一方向から双方向に変更され、特定の方向は電子スピンの異なる方向によって決定される。

MITの物理学科のポスドク研究員は、「私たちは特別な特別な指揮者を作った。 電子スピンの方向に応じて電子を分離するのは、トポロジーインシュレータの共通の機能です。 しかし、グラフェンは、通常の意味でトポロジカルな絶縁体ではありません。 異なる材料系でも同じ効果があります。 さらに重要なのは、磁場を変えることによって、いつでも電子操作の方向、電源の状態、または状態を制御できないことです。 これは、以前には達成されていない回路やトランジスタにすることができることを意味します。 "

MITの准教授であるEreroは、このグラフェンの特徴付けについての予測はあったが、誰もそれを実現させたことはないと述べた。 この研究では、グラフェンが電子をスピンする選択性が最初に確認され、グラフェンが電子的な動作の方向と電力の状態を制御できるかどうかが初めて証明されました。 いくつかの研究者が何十年も成功せずに達成しようとしてきたことが、量子コンピュータの新しい形成方法を約束しています。

この研究に参加しているマサチューセッツ工科大学の物理学教授は、トポロジカル・インシュレータの研究の新しい方向性を描くと述べている。 「結果がどのように導かれるかは予測できませんが、私たちの考えを広げ、複数のデバイスを製造する可能性をもたらします。 "

言った: "極端な低温と強い磁気環境の必要性のために、そのような要件を達成することは容易ではないので、量子コンピュータによって生成される技術は、非常に専門的な機器になります、タスク。 " 次に、テクノロジの閾値を下げる目的で、低磁場(1テスラ)および高温でグラフェンの性能をテストします。