«Квантовый» алмаз впервые отследил ток в графене — Naked Science
27.04.2017
6 минут
Редакция

«Квантовый» алмаз впервые отследил ток в графене

Исследователи из Мельбурнского университета разработали первый метод, который позволяет запечатлеть движение электронов в графене.

giphy

Перспективные электронные устройства, которые сейчас разрабатываются на основе сверхтонких материалов, например графена, чрезвычайно чувствительны к дефектам и трещинам, искажающим течение электрического тока. Понимание того, как ток ведется себя в подобных материалах, важно для проектирования надежного и устойчивого оборудования. Однако существующие технологии оценки тока, как правило, рассчитаны лишь на построение общей картины, не позволяя рассмотреть подробности этих процессов на отдельно взятых участках.

 

В новой работе сотрудники Школы физики и Центра нейроинженерии Мельбурнского университета описали метод, предполагающий более точные измерения тока. Подход основан на использовании азото-замещенной вакансии (NV-центра), которая образуется в кристаллической решетке алмаза в результате удаления одного атома углерода. Возникшая вакансия связывается с соседним атомом азота и задействует его валентные связи. При этом свойства такого дефекта сопоставимы со свойствами атома: их электроны также специфически восприимчивы к разным воздействиям, в том числе с помощью света и электромагнитного поля.

 

Схема экспериментальной установки / ©Jean-Philippe Tetienne et al., Science Advances, 2017

 

Установка, которая позволила авторам запечатлеть электрический ток в графене, имела следующую структуру. На первом этапе на алмазную подложку с азото-замещенными вакансиями, удаленными на 20 нанометров от поверхности, нанесли металлические контакты и слой графена, после чего подложку установили на микроволновой резонатор. Затем на графен подавался ток, и электроны в NV-центрах, восприимчивые к электромагнитному полю, возбуждались с помощью микроволн и лазерного излучения (зеленого цвета). Под действием создаваемого в графене поля в азото-замещенных вакансиях возникала фотолюминесценция красного цвета, которая фиксировалась посредством камер.

 

Таким образом, на основании интенсивности фотолюминесценции, исследователям удалось сформировать динамическую картину течения тока в графене в режиме реального времени. Полученные изображения позволили установить значимую корреляцию между дефектами и плотностью электрического тока. По словам авторов, предложенный метод рассчитан на регистрацию токов силой от одного микроампера, тогда как разрешение итогового изображения ограничено лишь дифракционным пределом. Подход также можно распространить на другие материалы, что может помочь при разработке перспективной микроэлектроники и, в частности, квантовых компьютеров.

 

Статья опубликована в журнале Science Advances.

 

В конце 2016 года специалисты Гарвардского университета представили самый миниатюрный в мире радиоприемник, работающий схожим образом. Азот-замещенные вакансии в алмазе также возбуждали с помощью лазера, однако в этом случае считывалась интенсивность не электрического тока, но радиоволн.

 

Работа экспериментальной установки в представлении художника / ©David A. Broadway, Centre for Quantum Computation and Communication Technology

Позавчера, 10:51
4 минуты
Сергей Васильев

Накопление эпигенетических модификаций ДНК позволило провести параллели между возрастом собак и людей и найти новую формулу для пересчета одного в другой.

Вчера, 15:33
40 минут
Александр Березин

Женщины заводят ребенка не от мужа тем чаще, чем ниже его социальная ценность. Попробуем разобраться, как биология подталкивает их к изменам и почему моногамия имеет все шансы на реванш.

Позавчера, 15:36
3 минуты
Никита Шевцов

В регионе Внутренняя Монголия в Китае подтвердили вспышку бубонной чумы. Заразился уже третий человек за последний месяц.

15 ноября
6 минут
Никита Шевцов

Ученые впервые воспроизвели в реальности парадокс друга Вигнера. В результате физики выяснили, что квантовые явления субъективны: каждый наблюдатель может иметь свои альтернативные факты насчет них, и все они будут правдивы.

Позавчера, 10:51
4 минуты
Сергей Васильев

Накопление эпигенетических модификаций ДНК позволило провести параллели между возрастом собак и людей и найти новую формулу для пересчета одного в другой.

Вчера, 15:33
40 минут
Александр Березин

Женщины заводят ребенка не от мужа тем чаще, чем ниже его социальная ценность. Попробуем разобраться, как биология подталкивает их к изменам и почему моногамия имеет все шансы на реванш.

15 ноября
6 минут
Никита Шевцов

Ученые впервые воспроизвели в реальности парадокс друга Вигнера. В результате физики выяснили, что квантовые явления субъективны: каждый наблюдатель может иметь свои альтернативные факты насчет них, и все они будут правдивы.

Позавчера, 10:51
4 минуты
Сергей Васильев

Накопление эпигенетических модификаций ДНК позволило провести параллели между возрастом собак и людей и найти новую формулу для пересчета одного в другой.

12 ноября
4 минуты
Никита Шевцов

Ученые использовали современные методы анализа и создали тест, который может определить, принимал ли человек наркотики, даже после того, как он тщательно вымыл руки.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: