Учёные из Национального университета Сингапура сделали значительный прорыв в области разработки углеродных квантовых материалов нового поколения.
Почему это важно?
Они создали уникальный тип графеновых нанолент с зубчатым краем, на котором наблюдается особое краевое состояние. Хотя это звучит не так сенсационно, как использование РИТЭГов в быту, это уже рабочая технология ближайшего будущего, за которой есть свои перспективы.
Графеновые наноленты представляют собой узкие полоски атомов углерода, которые обладают удивительными магнитными свойствами. Эти свойства возникают благодаря непарным электронам в пи-связях атомов. Если края нанолент сделать зигзагообразными, можно создать одномерный спин-поляризованный канал, который имеет огромный потенциал для спинтронных устройств и квантовых вычислений.
Сингапурские учёные назвали свой новый тип графеновых нанолент Janus GNR, в честь двуликого римского бога Януса. В материаловедении этот термин описывает материалы, свойства которых меняются в зависимости от стороны. Janus GNR отличается тем, что у нее только один зубчатый край. Таким образом, это первая в мире одномерная ферромагнитная углеродная цепь.
Профессор Лю Цзюн, руководитель исследовательской группы, отметил: «Магнитные графеновые наноленты — это узкие полоски графена, сформированные из бензольных колец. Они открывают огромные возможности для квантовых технологий благодаря большому времени спиновой когеренции и способности работать при комнатной температуре. Создание одномерного зубчатого края в таких системах — это трудоемкий, но важный шаг к сборке множества спиновых кубитов для квантовых технологий».
Прежде чем создать Janus GNR, ученые разработали и синтезировали серию зигзагообразных молекулярных предшественников. Затем они использовали их для поэтапного синтеза на поверхности — нового типа химической реакции в твердой фазе, которая осуществляется в сверхчистой среде. Этот подход позволил исследователям точно контролировать форму и структуру графеновых нанолент на атомном уровне
Группа исследователей из США также продемонстрировала возможность сверхпроводимости при низких температурах в материале, состоящем из четырех или пяти слоев графена. Это достижение открывает новые горизонты для разработки сверхпроводников, которые могут работать при комнатной температуре, что значительно расширит возможности квантовых технологий.