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石墨烯导电浆料介绍一种采用蛋糕形状的新型石墨烯量子点结构

石墨烯导电浆料介绍一种采用蛋糕形状的新型石墨烯量子点结构

发布日期:2018-10-22 作者: 点击:

[据NIST网站2018年8月23日报道] 在量子科学和固态物理学的结合中,美国国家标准与技术研究院(NIST)的研究人员利用磁场将电子群限制在石墨烯中的一系列同心环中,这是一种紧密堆积的碳原子结构。 石墨烯导电浆料

       这种分层的"结婚蛋糕"出现在电子能级结构的图像中,实验证实了电子在严格限制的空间中如何相互作用,这是量子力学长期未被证实的规律。这些发现也可以在量子计算中得到实际应用。 

石墨烯是一种很有前途的新型电子器件材料,因为它的优异的机械强度、导电性能以及超薄特性,本质上石墨烯是二维结构。由于这些原因,科学家们欢迎任何关于这种神奇材料的新见解。 

研究人员在8月24日出版的《科学》杂志上报告了他们的发现,他们在石墨烯装置中创造了量子点--作为人造原子的微小岛屿--开始了他们的实验。 

       电子围绕量子点运动的方式与它们围绕原子运动的方式非常相似。就像梯子上的梯级一样,它们只能根据量子理论的规则占据特定的能级。但是,当研究人员应用磁场时,会发生一些特殊情况,磁场进一步限制围绕量子点旋转的电子。当施加的场达到约1特斯拉的强度(约为小条形磁铁的典型强度的100倍)时,电子更紧密地堆积在一起并且更强地相互作用。 

石墨烯导电浆料

       结果,电子重新排列成一个新的图案:表面上的一系列导电和绝缘的同心圆交替排列。当研究人员将记录在不同电子能级下的同心圆图像进行叠加时,得到的图像就像一个结婚蛋糕,电子能量为垂直维度。 石墨烯导电浆料

       扫描隧道显微镜通过记录样品的不同区域和显微镜触针的超锐利尖端之间的电子流来对具有原子级分辨率的表面进行成像,揭示了该结构。 

       NIST的科学家、共同作者约瑟夫·斯特罗西奥(Joseph Stroscio)说:"这是一个教科书上的例子,说明了一个问题--确定电子的空间约束和磁约束的联合效应是什么样子的--当你第一次接触量子力学时,你可以在纸上解决这个问题,但以前从来没有人真正看到过这个问题。""关键是石墨烯是一种真正的二维材料,表面有暴露的电子海,"他补充说。"在之前使用其他材料进行的实验中,量子点被埋在材料界面上,因此没有人能够观察到它们内部,并看到磁场作用下能级是如何变化的。" 

石墨烯量子点被认为是一些量子计算机的基本元件。 

       "由于我们看到这种行为始于约1特斯拉的中等场,这意味着在考虑用于量子计算的某些类型的石墨烯量子点时,必须仔细考虑这些电子 - 电子相互作用"研究合作者克里斯托弗·古铁雷斯说,他现在在温哥华不列颠哥伦比亚大学,他与NIST和马里兰大学的共同作者Fereshte Ghahari和Daniel Walkup共同完成了NIST的实验工作。 

       这一成果也为石墨烯作为研究人员所谓的"相对论量子模拟器"打开了可能性。相对论描述了物体在以光速或接近光速运动时的行为。石墨烯中的电子具有一种不寻常的特性--它们的运动就像没有质量的光粒子一样。尽管石墨烯中的电子实际上比光速慢得多,但它们类光无质量的行为为它们赢得了"相对论性"物质的绰号。这项新研究为建立一个桌面实验打开了大门,以研究强约束相对论物质。 

       这项工作的合作者包括麻省理工学院,哈佛大学,马里兰大学纳米中心和日本茨城县国家材料科学研究所的研究人员。 

       测量结果表明,科学家可能很快就会发现,在低温下限制在固态材料中的电子相互作用会产生更多的奇异结构。(工业和信息化部电子第一研究所 李铁成) 


本文网址:http://www.xamotec.com/news/379.html

关键词:石墨烯导电浆料

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