Dopasowywanie pseudo-magnetycznego pola dużego obszaru w grafenie na krysztale o różnej symetrii

Anonim

Naukowcy z National University of Singapore odkryli prosty i skuteczny sposób wytwarzania pseudo-magnetycznego pola (PMF) o dużym obszarze na grafenie i zademonstrowali, w jaki sposób można go dostroić z pożądanym rozkładem przestrzennym i intensywnością dla przechowywania danych i aplikacji logicznych ("Próbka krawiectwa" pseudo-magnetyczne pola na heterogenicznej fosforowej strukturze grafenu ").

Dziedzina elektroniki skupia się na tym, jak kontrolować i wykorzystywać właściwości elektronów. Aby zbadać lub zmodyfikować właściwości tych elektronów w reżimie kwantowym, należy zastosować pole magnetyczne.

Innym sposobem osiągnięcia tego efektu jest stworzenie mechanicznego szczepu specjalnego w grafenie, w którym elektrony zachowują się tak, jakby znajdowały się pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego. W tym przypadku nie stosuje się fizycznego pola magnetycznego, co tłumaczy się obecnością PMF indukowanego przez odkształcenie.

Elektrony mają dodatkowe stopnie swobody (niezależny parametr opisujący stan elektroniczny) inne niż jego ładunek. Są one znane jako obroty i stopień swobody w dolinie. Doliny są maksimami i minimami energii elektronów w krystalicznej substancji stałej. Metoda kontrolowania elektronów w różnych dolinach może potencjalnie zostać wykorzystana do opracowania bardziej wydajnych technologii obliczeniowych.

Pofragmentowane PMF w grafenie zostały zbadane jako obiecujące podejście do odrywania dolin grafenu i sprawienia, by ich energie stały się nierównomierne, tworząc intrygującą fizykę, taką jak prąd spolaryzowany w dolinie. Wielu naukowców przyciągnęło ogromne PMF (do 300 tesli) zaobserwowane w niepłaskich, napiętych nanostrukturach grafenowych, takich jak nanobubble grafenowe.

Jednak są one dystrybuowane losowo i nie są możliwe do praktycznej realizacji. Chociaż teoria przewiduje, że szczepy o trójkątnej symetrii są zdolne do tworzenia PMF w materiałach, nie ma obecnie żadnej znanej techniki eksperymentalnej, która mogłaby wytworzyć specyficzną teksturę odkształcenia dla wygenerowania jednolitego PMF o pożądanym rozkładzie przestrzennym i intensywności.

Zespół prowadzony przez prof. LOH Kiana Pinga z Wydziału Chemii i Centrum Zaawansowanych Materiałów 2D, NUS odkrył sposób generowania PMFów na grafenie przez nakładanie grafenu na czarny fosfor (BP), aby utworzyć heterostrukturę grafen na BP. W skład zespołu badawczego wchodzi również chemik powierzchniowy Prof LU Jiong i teoretyk prof. Adam SHAFFIQUE z NUS. Duże niedopasowanie siatki i naprężenie ścinające narzucone przez siatki na siebie powodują powstawanie PMF na grafenie, który można zmierzyć bezpośrednio za pomocą skaningowej mikroskopii tunelowej.

Ponadto odkryli sposób na dostosowanie intensywności i przestrzennego rozkładu PMF na grafenie poprzez zmianę kąta obrotu między kierunkami krystalograficznymi grafenu i BP. Kiedy zewnętrzne pole magnetyczne jest stosowane w obecności PMF, są one w stanie wytworzyć dwa rodzaje nierównomiernych prądów, znanych jako spolaryzowany przez dolinę prąd w pomiarach transportu elektrycznego.

Profesor Loh powiedział: "Kontrolowanie PMF w nanoskali umożliwia testowanie następujących ekstremalnych właściwości fizycznych: Po pierwsze, pola PMF mogą służyć jako bariery energetyczne do skutecznego ograniczania prądów do jednowymiarowego kanału. polaryzacja w dolinie Co ważne, odkryliśmy, że złożona tekstura odkształcenia utworzona przez umieszczenie heksagonalnego kryształu (grafenu) na rombowym krysztale (BP) jest odpowiednia do generowania PMF o dużym obszarze.

Sugeruje to, że mogą istnieć inne kombinacje dwuwymiarowych kryształów, które jeszcze nie zostały odkryte. Nasze badania otwierają zatem nowe możliwości w inżynierii szczepów z myślą o dostosowaniu przestrzennego rozkładu i intensywności PMF. "

menu
menu