«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.
9 апреля
51 минута
Александр Березин

9 апреля 1940 года Германия внезапно напала на Данию и Норвегию — выполнив тем самым планы британского командования, пытавшегося спровоцировать Берлин на такое нападение. Но дальше все пошло не по плану: Германия победила, союзники проиграли. Тем не менее в этой битве выиграли не только немцы. Парадоксальным образом она помешала и англо-французским планам нападения на СССР в 1940 году, что радикально изменило ход и исход всей мировой войны. Попробуем разобраться в деталях.

Вчера, 06:49
7 минут
Александр Речкин

12 апреля исполняется 60 лет со дня первого полета человека в космос. В 1961 году советский космонавт Юрий Гагарин на космическом корабле стартовал с космодрома Байконур и впервые в мире совершил орбитальный облет Земли. Полет в околоземном космическом пространстве продлился один час и 48 минут, после чего Гагарин успешно приземлился.

Позавчера, 16:09
4 минуты
Илья Ведмеденко

Вчера состоялось торжественное событие: Южная Корея представила свой самый амбициозный военный проект — истребитель условно «нового» поколения. На опубликованных фото можно рассмотреть машину во всей красе.

Вчера, 06:49
7 минут
Александр Речкин

12 апреля исполняется 60 лет со дня первого полета человека в космос. В 1961 году советский космонавт Юрий Гагарин на космическом корабле стартовал с космодрома Байконур и впервые в мире совершил орбитальный облет Земли. Полет в околоземном космическом пространстве продлился один час и 48 минут, после чего Гагарин успешно приземлился.

8 апреля
13 минут
Мария Азарова

Когда знаменитый епископ Лунда Педер Винструп умер, его похоронили в семейном склепе в Лундском соборе вместе с женой. После реставрации собора в XIX веке гробы перенесли в общее хранилище, а в 2012 году ученые решили исследовать мумифицированные останки. Неожиданно в ногах Винструпа обнаружили небольшой кулек — завернутое в ткань тело недоношенного ребенка. Это открытие вызвало резонный вопрос: как эмбрион попал в гроб к епископу и имели ли они родственную связь?

9 апреля
51 минута
Александр Березин

9 апреля 1940 года Германия внезапно напала на Данию и Норвегию — выполнив тем самым планы британского командования, пытавшегося спровоцировать Берлин на такое нападение. Но дальше все пошло не по плану: Германия победила, союзники проиграли. Тем не менее в этой битве выиграли не только немцы. Парадоксальным образом она помешала и англо-французским планам нападения на СССР в 1940 году, что радикально изменило ход и исход всей мировой войны. Попробуем разобраться в деталях.

17 марта
12 минут
Василий Парфенов

Продолжавшееся более пяти лет уголовное дело подошло к завершению: серийного сетевого сексуального маньяка осудили на 75 лет тюремного заключения. Чтобы поймать человека, растлившего 375 несовершеннолетних девушек, потребовалось пойти на беспрецедентные и этически спорные меры: создать вредоносное ПО и подсунуть злоумышленнику видеоловушку со встроенным вирусом.

25 марта
36 минут
Александр Березин

Улыбающийся мультимиллиардер планирует понять, насколько эффективно мел в стратосфере защищает планету от солнечного света, и если результат хорош, распылить его там в гигантских количествах. Потенциально это результативная задумка: ученые давно показали, что так можно добиться полного покрытия Земли устойчивыми льдами — вплоть до экватора. Увы, идея Гейтса — плагиат, причем не лучший. Советский исследователь предложил похожее полвека назад с более эффективной серой. Интереснее другое: подобные мероприятия один раз едва не уничтожили человечество. Разбираемся в деталях, а также в том, грозит ли нам повторение.

31 марта
51 минута
Александр Березин

Самый зловещий оружейный проект всех времен и народов — термоядерная торпеда, предназначенная для радиационного поражения огромных площадей и создания искусственного цунами. Никогда до этого ни одна страна даже не заявляла о намерении сделать нечто настолько опасное для живых существ. Поэтому российский проект «Посейдон», обещающий именно это, вызывает бурю эмоций. Однако тщательный технический анализ показывает: в реальности он будет совсем не таким, как об этом пишут в СМИ. Даже если он предназначен для радиационного поражения обширных площадей, оно не будет долгим. А уже через год «омытые» им районы будут абсолютно безопасны. Тем не менее новая система действительно изменит стратегический баланс на планете — но не так, как все думают. Попробуем разобраться в ситуации подробнее.

[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: