Закрученный углерод для электроники будущего

Новое научное открытие может иметь важное значение для наноэлектроных компонентов.

Ученые из Центра наноисследований в институте Нильса Бора, Копенгагенский университет, в сотрудничестве с японскими учеными показали, как электроны на тонких трубках графита демонстрируют уникальное взаимодействие  между их движением и приложенным магнитным полем — так называемый спин.

Открытие прокладывает путь к беспрецедентному контролю за спином электронов и может оказать существенное влияние на применение основанной на спине наноэлектроники.

Результаты исследовнаия были опубликованы в издании Nature Physics.

Углерод — совершенно универсальный элемент. Он является основным строительным блоком в живых организмах, а также одним из самых красивых и твердых материалов (алмаз). Также в карандашах углерод присутствует в форме графита.

У углерода есть большой потенциал использования в качестве основы для компьютеров будущего, поскольку компоненты могут изготавливаться из плоских слоев графита толщиной в один атом. Впервые ученые получили такой графит в лаборатории в 2004 году, а в прошлом году за него была вручена Нобелевская премия по физике.

Помимо напряжения все электроны обладают приложенным магнитным полем — так называемым спином. Кто-то может предположить, что все электроны переносят с собой крошечный магнит. Спин электрона обладает большим потенциалом как основа для будущих компьютерных чипов, однако их разработке до сих пор мешало то, что спином трудно управлять и измерять его.

В плоском графитовом слое движение электронов не затрагивает спин, а потому графит сначала не был очевидным кандидатом для электроники на основе спина.

Новый спин в закрученном углероде

«Наши результаты показали, что если слой графита закручен в трубку с диаметром всего несколько нанометров, спин отдельных электронов внезапно поддается влиянию движения электронов. Когда электроны в нанотрубке формируют простые круги вокруг нее, все спины в итоге поворачиваются в том же направлении, что и сама трубка», пояснили ученые Томас Санд Джесперсен и Каспер Гроув-Расмуссен из Центра наноисследований и института Нильса Бора.

Ранее ученые предположили, что это явление может иметь место лишь в случае с одинарным электроном на идеальной углеродной нанотрубке, которая плавает свободно в вакууме — достаточно трудная для понимания ситуация. Теперь результаты исследований показывают, что подобное совмещение встречается чаще с произвольным количеством электронов на углеродных трубках с дефектами и примесями, которые всегда присутствуют в реальных, а не предполагаемых условиях.

Взаимодействие между движением и спином измерялось с помощью пропущенного через нанотрубку тока, где количеством электронов можно управлять индивидуально. Два датских ученых пояснили, что им удалось показать, как можно управлять силой эффекта и даже отключить его совсем, выбрав корректное количество электронов. Открытие делает возможным целый диапазон новых возможностей для управления и применения спина.

Уникальные свойства углерода

Другие вещества, такие как золото, например, также обладают значительным влиянием на направление спина, но поскольку движение нерегулярно, достичь контроля над спином не удается. Углерод и здесь отличается от других материалов, обладая уникальными свойствами, которые столь важны для будущей наноэлектроники.

24.01.2011


Подписаться в Telegram



Нано

В ТПУ научились управлять свойствами графена с помощью лазера
В ТПУ научились управлять свойствами графена с помощью лазера

Как можно восстанавливать оксид графена с ...

PRL: Физики объяснили, как работает дробный заряд в пентаслойном графене
PRL: Физики объяснили, как работает дробный заряд в пентаслойном графене

К разгадке, почему электроны могут разделяться...

FRI: Нанокапсулы с антоцианами делают привычные продукты полезнее
FRI: Нанокапсулы с антоцианами делают привычные продукты полезнее

В ходе исследования ученые обнаружили, что&nbs...

NatElec: Нанотранзисторы преодолеют ограничения кремниевых полупроводников
NatElec: Нанотранзисторы преодолеют ограничения кремниевых полупроводников

Кремниевые транзисторы, которые используются д...

Science: Открыт новый метод выращивания полезных квантовых точек
Science: Открыт новый метод выращивания полезных квантовых точек

Квантовые точки, или полупроводниковые на...

Nature Nanotechnology: Идет создание упрощенной формы жизни
Nature Nanotechnology: Идет создание упрощенной формы жизни

Учёные много лет пытаются понять, как&nbs

LS&A: Разработан метод синтеза наночастиц высокоэнтропийных сплавов
LS&A: Разработан метод синтеза наночастиц высокоэнтропийных сплавов

Быстрое создание наночастиц высокоэнтропийных ...

Nano Letters: Тройные стыки — залог сохранения стабильности наноматериалов
Nano Letters: Тройные стыки — залог сохранения стабильности наноматериалов

Как создать материалы, которые будут прочнее и...

Nature Nanotechnology: Нанодиски для стимуляции мозга заменят инвазивные электроды
Nature Nanotechnology: Нанодиски для стимуляции мозга заменят инвазивные электроды

Новые магнитные нанодиски разработали учёные и...

LS&A: Разработан хиральный нанокомпозит для зондирования сероводорода
LS&A: Разработан хиральный нанокомпозит для зондирования сероводорода

С развитием нанотехнологий создано много искус...

ACS Nano: Открыты светопоглощающие свойства ахиральных материалов
ACS Nano: Открыты светопоглощающие свойства ахиральных материалов

Исследователи из Университета Оттавы сдел...

ACS Nano: Искусственный паучий шелк превратят в медицинские материалы
ACS Nano: Искусственный паучий шелк превратят в медицинские материалы

Скоро Хэллоуин, пора украшать дома страшными в...

AFM: Антибактериальные поверхности из графена уничтожат 99,9% патогенов
AFM: Антибактериальные поверхности из графена уничтожат 99,9% патогенов

Графен, обладающий сильными бактерицидными сво...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

«Электронные татуировки» вместо ЭЭГ: новая технология позволит «читать мысли»
«Электронные татуировки» вместо ЭЭГ: новая технология позволит «читать мысли»
Как виртуальная модель нашей планеты может стать ключом к спасению человечества
Как виртуальная модель нашей планеты может стать ключом к спасению человечества
Изобретение МИСИС может изменить жизнь людей с травмами спинного мозга
Изобретение МИСИС может изменить жизнь людей с травмами спинного мозга
CMAJ: Скрининг на рак легких помогает обнаружить проблемы с сердцем
CMAJ: Скрининг на рак легких помогает обнаружить проблемы с сердцем
Хаббл нашел звездные ясли в 38 млн световых лет от Земли
Хаббл нашел звездные ясли в 38 млн световых лет от Земли
NatElec: Найден способ менять форму полупроводников: как это изменит электронику
NatElec: Найден способ менять форму полупроводников: как это изменит электронику
Древнее послание из прошлого: что скрывает тайная надпись, найденная на Кипре
Древнее послание из прошлого: что скрывает тайная надпись, найденная на Кипре
Как наши предки научились ходить на двух ногах — раскрыт секрет прямохождения
Как наши предки научились ходить на двух ногах — раскрыт секрет прямохождения
Physical Review Letters: Темная материя появилась во время космической инфляции
Physical Review Letters: Темная материя появилась во время космической инфляции
Как суслики выживают без воды и еды 6–8 месяцев: ученые раскрыли секрет спячки
Как суслики выживают без воды и еды 6–8 месяцев: ученые раскрыли секрет спячки
PhysRevLett: Найден способ улучшить аккумуляторы с помощью квантовой механики
PhysRevLett: Найден способ улучшить аккумуляторы с помощью квантовой механики
Energy: Появилось инновационное решение для получения солнечной энергии с небес
Energy: Появилось инновационное решение для получения солнечной энергии с небес
Как графен может изменить вашу жизнь: от питьевой воды до тепла в доме
Как графен может изменить вашу жизнь: от питьевой воды до тепла в доме
IEEE Access: Устройства смогут считывать человеческие эмоции без камеры
IEEE Access: Устройства смогут считывать человеческие эмоции без камеры
Science Advances: Потепление снижает иммунитет забавных обезьян-капуцинов
Science Advances: Потепление снижает иммунитет забавных обезьян-капуцинов

Новости компаний, релизы

Нижегородский ЗГМ провел испытания разработанных по нацпроекту радиопоглощающих материалов
В Уфе прошёл Science Slam «Нефтяной 2030»
«Яндекс ТВ»: возможности, интеграция и чем он отличается от других смарт-телевизоров
Итоги IV конгресса молодых ученых
В РАМ имени Гнесиных пройдет курс «Gnesin Forum. Карьера в музыкальной индустрии»