|
Кристаллы для усовершенствования квантовых компьютеров
|
|
|
|
В исследовании, опубликованном в Nature Materials, ученые из Калифорнийского университета в Ирвайне описывают новый метод изготовления очень тонких кристаллов элемента висмута — процесс, который может помочь превратить производство дешевой гибкой электроники в повседневную реальность. "Висмут привлекает ученых уже более ста лет благодаря своей низкой температуре плавления и уникальным электронным свойствам", - сказал Хавьер Санчес-Ямагиши, доцент кафедры физики и астрономии Калифорнийского университета в Ирвайне и соавтор исследования. "Мы разработали новый метод получения очень тонких кристаллов из таких материалов, как висмут, и в процессе этого выявляем скрытые электронные свойства металлических поверхностей". Толщина листов висмута, которые изготовила команда, составляет всего несколько нанометров. Санчес-Ямагиши объяснил, как теоретики предсказали, что висмут содержит особые электронные состояния, позволяющие ему становиться магнитным, когда через него проходит электричество, что важно для квантовых электронных устройств, основанных на магнитном вращении электронов.
|
|
|
|
Одним из скрытых явлений, наблюдаемых командой, являются так называемые квантовые колебания, исходящие от поверхностей кристаллов. "Квантовые колебания возникают в результате движения электрона в магнитном поле", - говорит Лаиси Чен, кандидат физико-астрономических наук из Калифорнийского университета в Ирвине и один из ведущих авторов статьи. "Если электрон может совершить полный оборот вокруг магнитного поля, он может демонстрировать эффекты, важные для работы электроники. Квантовые колебания были впервые обнаружены в висмуте в 1930-х годах, но никогда не наблюдались в кристаллах висмута нанометровой толщины". Эми Ву, доктор философии по физике из лаборатории Санчеса-Ямагиси, сравнила новый метод их команды с прессом для тортильи. Ву объяснил, что для изготовления ультратонких листов висмута им пришлось размешивать висмут между двумя горячими плитами. Чтобы сделать листы настолько плоскими, насколько они есть, им пришлось использовать формовочные пластины, которые были идеально гладкими на атомарном уровне, что означает отсутствие микроскопических вмятин или других дефектов на поверхности.
|
|
|
"Затем мы приготовили что-то вроде кесадильи или панини, в которых сырная начинка - это висмут, а тортильи - это атомарно плоские поверхности", - сказал Ву. "Это был нервный момент, когда мы потратили больше года на создание этих прекрасных тонких кристаллов, но понятия не имели, будут ли их электрические свойства какими-то экстраординарными", - сказал Санчес-Ямагиси. "Но когда мы охладили устройство в нашей лаборатории, мы были поражены, обнаружив квантовые колебания, которые ранее не наблюдались в тонких пленках висмута". "Сжатие - это очень распространенный производственный метод, используемый для изготовления обычных бытовых материалов, таких как алюминиевая фольга, но он редко используется для изготовления электронных материалов, подобных тем, что используются в ваших компьютерах", - добавил Санчес-Ямагиси. "Мы считаем, что наш метод можно будет распространить на другие материалы, такие как олово, селен, теллур и родственные сплавы с низкой температурой плавления, и было бы интересно изучить его для будущих гибких электронных схем".
|
|
|
|
Далее команда хочет изучить другие способы использования методов прессования и литья под давлением для создания новых компьютерных чипов для телефонов или планшетов. "Новые члены нашей команды привносят в этот проект интересные идеи, и мы работаем над новыми технологиями, позволяющими в дальнейшем контролировать форму и толщину выращиваемых кристаллов висмута", - сказал Чен. "Это упростит процесс изготовления устройств и приблизит его к массовому производству". В исследовательскую группу входили сотрудники Калифорнийского университета в Ирвайне, Лос-Аламосской национальной лаборатории и Национального института материаловедения в Японии.
|
|
|
|
Источник
|
