Uusi nanomateriaali kvanttimekaanikäyttöön

Anonim

Kansainvälinen tiimi, jota johtaa apulaisprofessori Kasper Steen Pedersen, DTU Chemistry, on syntetoinut uuden nano-materiaalin, jolla on sähköisiä ja magneettisia ominaisuuksia, joten se sopii tulevaisuuden kvanttikoneisiin ja muihin sovelluksiin elektroniikassa.

Kromi-kloridi-pyratsiini (kemiallinen kaava CrCl 2 (pyratsiini) 2) on kerrostettu materiaali, joka on edeltäjä niin sanotulle 2-D-materiaalille. Periaatteessa 2-D-materiaalilla on vain yhden molekyylin paksuus ja tämä johtaa usein ominaisuuksiin, jotka ovat hyvin erilaiset kuin saman materiaalin tavalliset 3-D-versiot; ei vähiten niistä, sähköiset ominaisuudet poikkeavat toisistaan. Vaikka 3-D-materiaalissa elektronit pystyvät ottamaan mihin tahansa suuntaan, 2-D-materiaalissa ne rajoitetaan liikuttamaan vaakasuunnassa - niin kauan kuin elektronin aallonpituus on pitempi kuin 2-D kerroksen paksuus.

Orgaaninen / epäorgaaninen hybridi

Grafene on tunnetuin 2-D-materiaali. Grafene koostuu hiilen atomien ristikkorakenteesta, joka tuottaa sen huomattavan voimakkuuden. Grafeenin ensimmäinen synteesi vuonna 2004 on syntetisoitu satoja muita 2-D-materiaaleja, joista osa voi olla ehdokas kvanttisen elektroniikan sovelluksille. Uusi materiaali perustuu kuitenkin hyvin erilaiseen käsitteeseen. Vaikka muut ehdokkaat ovat kaikki epäorgaanisia - aivan kuten grafeenikromikloridi-pyratsiini on orgaaninen / epäorgaaninen hybridi- materiaali.

"Aineisto merkitsee uudenlaista kemiaa, jossa voimme korvata materiaalin eri rakennuspalikoita ja muuttaa siten sen fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia, eikä sitä voida tehdä grafiogeenilla. graeneen hiiliatomeja toisen atomin kanssa. Meidän lähestymistapamme ansiosta ominaisuudet voidaan suunnitella paljon tarkemmin kuin muissa 2-D-materiaaleissa, Kasper Steen Pedersen selittää.

Sähköisten ominaisuuksien ohella myös kromi-kloridi-pyratsiinin magneettiset ominaisuudet voidaan suunnitella tarkasti. Tämä on erityisen tärkeää spintroniikan suhteen.

"Normaalissa elektroniikassa käytetään vain elektronien latausta, mutta spintroniikassa käytetään myös elektronin spin, joka on kvanttimekaaninen ominaisuus. Tämä on erittäin mielenkiintoista kvantti-laskentasovelluksille. molemmat johtavat ja magneettiset ovat tärkeimpiä, Kasper Steen Pedersen toteaa.

Uusi maailma 2-D materiaaleja

Kvanttilaskennan lisäksi kromikloridi-pyratsiini saattaa olla kiinnostava tulevissa suprajohdoissa, katalyytteissä, paristoissa, polttokennoissa ja elektroniikassa yleensä.

Yritykset eivät ole halukkaita aloittamaan materiaalin tuottamista heti, tutkija korostaa: "Ei ole vielä ainakin, tämä on edelleen perustavaa laatua oleva tutkimus, koska ehdotamme aineistoa, joka on syntetisoitu täysin uudesta lähestymistavasta, monta kysymystä ei ole vielä vastattu. Esimerkiksi emme ole vielä pystyneet määrittämään materiaalin stabiilisuutta eri sovelluksissa, vaikka kromikloridi-pyratsiini olisi jostain syystä osoittautunut soveltumattomaksi erilaisille mahdollisille sovelluksille, sen synteesin taustalla olevat uudet periaatteet ovat edelleen Tämä on ovi uudelle maailmalle kehittyneiden 2-D-materiaalien avautumiseen. "

menu
menu