Quantum materiale søgen kunne drage fordel af grafen, der spænder

grafen, et ekstremt tyndt todimensionelt lag af grafitten, der bruges i blyanter, spænder, når den afkøles, mens den er fastgjort til en flad overflade, resulterer i smukke rynkemønstre, der kunne gavne søgen efter nye kvantematerialer og superledere, ifølge Rutgers-ledet forskning i tidsskriftet Natur .

Kvantematerialer er vært for stærkt interagerende elektroner med særlige egenskaber, såsom sammenfiltrede baner, der kunne give byggesten til superhurtige kvantecomputere. De kan også blive superledere, der kan reducere energiforbruget ved at gøre strømtransmission og elektroniske enheder mere effektive.

"Knækningen, vi opdagede i grafen, efterligner effekten af ​​kolossalt store magnetfelter, som er uopnåelige med nutidens magnetteknologier, fører til dramatiske ændringer i materialets elektroniske egenskaber, " sagde hovedforfatter Eva Y. Andrei, Board of Governors professor i Institut for Fysik og Astronomi i School of Arts and Sciences ved Rutgers University-New Brunswick. "Knækning af stive tynde film som grafen lamineret på fleksible materialer vinder frem som en platform for strækbar elektronik med mange vigtige applikationer, inklusive øje-lignende digitale kameraer, energihøst, hudsensorer, sundhedsovervågningsenheder som bittesmå robotter og intelligente operationshandsker. Vores opdagelse åbner vejen for udviklingen af ​​enheder til styring af nano-robotter, der en dag kan spille en rolle i biologisk diagnostik og vævsreparation."

Forskerne studerede bukkede grafenkrystaller, hvis egenskaber ændres radikalt, når de afkøles, skabe i det væsentlige nye materialer med elektroner, der bremser, blive bevidste om hinanden og interagere stærkt, muliggør fremkomsten af ​​fascinerende fænomener som superledning og magnetisme, ifølge Andrei.

Brug af højteknologisk billedbehandling og computersimuleringer, forskerne viste, at grafen placeret på en flad overflade lavet af niobiumdiselenid, spænder, når den afkøles til 4 grader over det absolutte nulpunkt. Til elektronerne i grafen, bjerg- og dallandskabet skabt af knækningen fremstår som gigantiske magnetfelter. Disse pseudomagnetiske felter er en elektronisk illusion, men de fungerer som rigtige magnetiske felter, ifølge Andrei.

"Vores forskning viser, at knækning i 2D-materialer dramatisk kan ændre deres elektroniske egenskaber, " hun sagde.

De næste trin omfatter udvikling af måder til at konstruere spændte 2D-materialer med nye elektroniske og mekaniske egenskaber, der kan være gavnlige i nanorobotik og kvantecomputere, ifølge Andrei.

Den første forfatter er Jinhai Mao, tidligere forskningsassistent ved Institut for Fysik og Astronomi og nu forsker ved University of Chinese Academy of Sciences.