«Квантовый» алмаз впервые отследил ток в графене — Naked Science
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
©Wikipedia

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

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 09:31
5 минут
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

Позавчера, 17:55
2 минуты
Илья Ведмеденко

Сегодня, в 20:00 (мск), должен состояться 150-метровый «прыжок» демонстратора технологий космического корабля Starship. Трансляцию вы сможете посмотреть на нашем сайте.

8 часов назад
5 минут
Мария Кривоченко

Американское исследование показало, что в тестах беби-бумеры набирают меньше баллов, чем их предшественники. Ученые связали снижение когнитивных способностей с образом жизни этого поколения и склонностью к лени и депрессии.

Вчера, 09:31
5 минут
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

Позавчера, 11:27
35 минут
Александр Березин

На планете разворачивается новая лунная гонка. Российская космическая отрасль пытается обозначить участие в ней, патентуя многопусковой полет к спутнику Земли. Очевидно, что это лишь суррогат сверхтяжелых ракет, которых мы пока не строим. США, напротив, активно разрабатывают сразу два сверхтяжа – но и там не все гладко. Их лунная программа может испытать сильнейший удар в ближайший год. Скептики считают, что усилия всех участников гонки бесполезны. Мол, пилотируемые полеты к другим небесным телам не нужны, ибо дороги. Автоматы смогут все сделать намного дешевле. На деле лунная программа, как мы покажем ниже, не дороже полетов к МКС. Да и автоматы не дадут нам ничего подобного результатам пилотируемой лунной экспедиции. Попробуем разобраться почему.

Позавчера, 17:55
2 минуты
Илья Ведмеденко

Сегодня, в 20:00 (мск), должен состояться 150-метровый «прыжок» демонстратора технологий космического корабля Starship. Трансляцию вы сможете посмотреть на нашем сайте.

6 июля
5 минут
Мария Азарова

Ученые, работающие с крупнейшим в мире радиотелескопом, сообщили об обнаружении эмиссии нейтрального водорода, исходящей от объектов за пределами нашей Галактики.

22 июля
66 минут
Александр Березин

С 2064 года численность людей начнет сокращаться — и этот процесс может быть необратим. Один из авторов соответствующей научной работы прямо указывает: если ничего не изменится, через несколько веков человечество вымрет. Однако есть вещи и похуже вымирания. Куда вероятнее иной сценарий: мир будет заселен теми, кто сможет размножаться в новых культурных условиях. К сожалению, значительная часть современных европейцев, американцев и, возможно, других народов будут вытеснены с первых страниц истории. Вдобавок те, кто победят в этой непростой борьбе, нам, сегодняшнему населению Земли, могут сильно не понравиться. Попробуем разобраться почему.

10 июля
7 минут
Мария Кривоченко

Биологи выяснили, какое воздействие оказывают радиоволны на эмбрионы рыб. Оказалось, они существенно не влияют на уровень смертности, морфологию и реакцию на свет, но немного подавляют сенсомоторные функции. Как это скажется на взрослых особях, еще предстоит выяснить.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: