Удивительный материал графен сейчас служит объектом изучения во многих лабораториях по всему миру. Исследователям из Массачусетского технологического института (MIT) удалось обнаружить дополнительный потенциал использования материала, состоящего из одного слоя атомов углерода, открыв неожиданные свойства, проявляемые им при определенных условиях. По мнению специалистов, эти свойства могут найти применение в квантовых вычислениях.
Как оказалось, под воздействием очень сильного магнитного поля и очень низкой температуры графен фильтрует электроны по спину — привычные нам электронные приборы этого качества лишены.
Если подать напряжение на кусочек графена при обычных условиях, по нему потечет ток. Однако стоит приложить магнитное поле, силовые линии которого перпендикулярны плоскости графена, его поведение меняется: ток протекает только по краю кусочка, а центральная часть становится диэлектриком. Более того, ток течет только в одном направлении, зависящем от направления силовых линий магнитного поля. Этот эффект известен как квантовый эффект Холла.
Исследователи сделали следующий шаг, приложив второе магнитное поле параллельно листу графена, и это снова изменило его поведение. Электроны получили возможность двигаться в обоих направлениях, причем электроны с положительным спином двигались в одном направлении, а с отрицательным — в противоположном.
Сегрегация электронов по спину свойственна топологическим изоляторам, но в обычных проводниках она не наблюдается. По словам ученых, им удалось создать особый вид проводника, заставив один материал вести себя как другой. Более того, меняя магнитное поле, можно управлять обнаруженным краевым эффектом. Как утверждается, на этом принципе можно построить транзисторы и более сложные цепи, которые пока не удавалось реализовать средствами существующих материалов. В частности, ученые видят в открытии потенциал графена применительно к созданию квантового компьютера. Конечно, пока до практического применения эффекта далеко: он наблюдается при индукции магнитного поля 35 Тл, что примерно на порядок больше, чем в МРТ, и при температуре, которая всего на 0,3°С выше абсолютного нуля. Впрочем, ученым уже удалось выявить подобный эффект в поле с индукцией всего 1 Тл и при более высоких температурах.
Источник: MIT news