Kvantti-ilmiön sähköinen ohjaus26.10.2023 Penn Staten tutkijaryhmä on kehittänyt menetelmän, joka muuttaa kätevästi elektronien virtauksen suuntaa kvanttimateriaaleissa, joissa esiintyy kvanttipoikkeama Hall (QAH) -ilmiö. "Koska elektroniset laitteet pienenevät ja laskentavaatimukset kasvavat, on yhä tärkeämpää löytää tapoja parantaa informaationsiirron tehokkuutta elektronivirran hallinnalla", sanoi professori Cui-Zu Chang. Kvanttipoikkeava Hall-eriste (QAH) on topologinen faasi, jossa sisäpuoli eristää, mutta sähkövirta kulkee näytteen reunoja pitkin joko myötä- tai vastapäivään spontaanin magnetisoinnin suuntauksen määräämänä. "Aiempi työmme osoitti, kuinka voimme skaalata QAH-ilmiötä ja luoda monikaistaisen väylän nopeampaa elektronien kuljetusta varten. Tässä tutkimuksessa kehitämme uutta sähköistä menetelmää elektronien kulkusuunnan ohjaamiseen ja tarjoamme näille elektroneille tavan tehdä välitön U-käännös, kertoo Chang. Tutkijat havaitsivat optimoidussa QAH-eristeessään, että 5 millisekunnin virtapulssin ajaminen siihen vaikuttaa materiaalin sisäiseen magnetismiin ja saa siten elektronit vaihtamaan suuntaa. Kyky muuttaa suuntaa on kriittinen kvanttiteknologioiden tiedonsiirron, tallennuksen ja haun optimoimiseksi. Toisin kuin nykyinen elektroniikka, jossa data tallennetaan binääritilassa joko päällä tai pois päältä - ykkösenä tai nollana - kvanttidataa voidaan tallentaa samanaikaisesti useisiin mahdollisiin tiloihin. Elektronivirran muuttaminen on tärkeä askel näiden kvanttitilojen kirjoittamisessa ja lukemisessa. "Aiempi menetelmä elektronien virtauksen suunnan vaihtamiseksi perustui ulkoiseen magneettiin materiaalin magnetismin muuttamiseksi, mutta magneettien käyttö elektronisissa laitteissa ei ole ihanteellinen", sanoi tutkijakollega Chao-Xing Liu. ”Kovat magneetit eivät ole käytännöllisiä pienille laitteille ja elektroninen kytkin on yleensä paljon nopeampi kuin magneettinen kytkentä. Tässä työssä löysimme kätevän elektronisen menetelmän muuttaa elektronin virtauksen suuntaa. Tämä siirtyminen kvanttimateriaalien magneettisesta elektroniseen ohjaukseen on tutkijoiden mukaan samanlainen kuin perinteisessä muistin tallennuksessa tapahtunut muutos: Datan tallennus kiintolevyille ja levykkeille tapahtui magneettisesti mutta uudempi "flash-muisti" kirjoitetaan sähköisesti. Lupaavat uudet tekniikat muistin laajentamiseksi, kuten MRAM, perustuvat samalla tavalla sisäiseen magnetismiin liittyviin fyysisiin mekanismeihin. Tutkijoiden mukaa tulokset lisäävät ymmärrystämme magnetismin ja topologisten tilojen välisestä vuorovaikutuksesta ja tuovat käyttöön helpon ja välittömän menetelmän QAH-tilan manipuloimiseksi. Tiimi tutkii parhaillaan, kuinka elektronit voidaan pysäyttää reitillä - järjestelmän kytkemiseksi päälle ja pois päältä. He myös pyrkivät osoittamaan QAH-vaikutuksen korkeammissa lämpötiloissa. Kokeellisen esittelyn lisäksi tutkimusryhmä antoi myös teoreettisen tulkinnan metodologiastaan. Aiheesta aiemmin: Magneettisia yllätyksiä grafeeneissa Topologiaa ja magneettisuutta |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.