Odkryto nowe, grafenowe kwazicząsteczki. W przyszłości mogą powstać oparte na nich komputery nowej generacji [DEPESZA]
Inżynierowie z Uniwersytetu Manchesterskiego odkryli i scharakteryzowali nową rodzinę kwazicząsteczek zwaną fermionami Browna-Zaka, która występuje w supersieciach grafenowych. Ich zachowanie w polu magnetycznym daje nadzieję na opracowanie innowacyjnych układów elektronicznych wysokich częstotliwości. Komputery nowej generacji zbudowane dzięki temu odkryciu pozwolą szybciej i sprawniej wykonywać skomplikowane obliczenia.
Praca zaprezentowana przez naukowców z Uniwersytetu Manchesterskiego tłumaczy zachowanie elektronów w grafenowej supersieci. Dotychczas uważano, że elektrony w takiej supersieci zachowują się jak fermiony Diraca, czyli kwazicząsteczki wykazujące właściwości fotonów, które są pozbawione masy i mogą replikować się w wysokim polu magnetycznym.
– Powszechnie wiadomo, że w zerowym polu magnetycznym elektrony poruszają się po prostych trajektoriach, a jeśli zastosujesz pole magnetyczne, zaczną się zginać i poruszać się po okręgu – tłumaczy Julien Barrier z Uniwersytetu Manchesterskiego.
Takie podejście stało jednak w sprzeczności z niektórymi doświadczalnymi właściwościami tych cząsteczek. Nie pozwalało wyjaśnić ponadnormatywnej degeneracji stanów energetycznych czy wyliczyć faktycznej masy kwazicząsteczek w tym stanie. Odkrycie fermionów Browna-Zaka rzuciło nowe światło na supersieci grafenowe.
– W warstwie grafenu wzbogaconej azotkiem boru elektrony również zaczynają się zginać, ale po ustawieniu określonych wartości pola magnetycznego elektrony znów poruszają się po liniach prostych, tak jakby nie było już pola magnetycznego – wskazuje Julien Barrier.
Jak się okazało, jeśli przyjmiemy, że fermiony Browna-Zaka należą do rodziny kwazicząsteczek supersieci funkcjonujących w wysokim polu magnetycznym, można ustalić i zmierzyć ich liczbę kwantową. Dowiedziono także, że obniżenie temperatury pozwala zniwelować degenerację stanów energetycznych.
– Takie zachowanie elektronów radykalnie różni się od tego, co możemy przeczytać w podręcznikach fizyki – podkreśla dr Piranavan Kumaravadivel z Uniwersytetu Manchesterskiego.
– To fascynujące zachowanie elektronów przypisujemy tworzeniu się nowych kwazicząstek w wysokim polu magnetycznym – wskazuje dr Alexey Berdyugin, członek zespołu prowadzącego badania. – Te kwazicząstki mają własne unikatowe właściwości i wyjątkowo wysoką ruchliwość pomimo niezwykle wysokiego pola magnetycznego.
W trakcie eksperymentów testowano zachowanie kwazicząsteczek w wielkowymiarowych urządzeniach grafenowych o wysokim stopniu czystości, które wykazywały ruchliwość na poziomie kilku milionów cm²/Vs. Okazało się, że są one w stanie przebyć całą długość układu bez rozpraszania się.
Wykorzystanie tej wiedzy teoretycznej pozwoli stworzyć systemy elektroniczne o wysokiej mobilności, niezbędne do wytwarzania dwuwymiarowych układów wykonanych m.in. z jednoatomowej warstwy grafenowej. Odkrycie fermionów Browna-Zaka umożliwi przyspieszenie prac nad tranzystorami ultrawysokich częstotliwości wykorzystywanych na potrzeby stworzenia bardzo wydajnych procesorów grafenowych nowej generacji.
– Nasze odkrycie jest oczywiście ważne dla podstawowych badań transportu elektronów, ale wierzymy, że zrozumienie działania kwazicząstek w nowatorskich urządzeniach supersieciowych w wysokich polach magnetycznych może doprowadzić do opracowania nowych urządzeń elektronicznych – przekonuje Julien Barrier.
Według firmy badawczej Grand View Research wartość globalnego rynku grafenowego do 2025 roku wzrośnie do 550 mln dol. W najbliższych latach ma się rozwijać w tempie blisko 38 proc. w skali roku.
Czytaj także
- 2023-08-08: ESA chce zapewnić Europie najbezpieczniejszy na świecie system komunikacji. Pomogą w tym polskie firmy
- 2022-07-19: Technologie kwantowe zrewolucjonizują obszar cyberbezpieczeństwa. Złamanie kwantowych szyfrów będzie niemożliwe nawet dla komputerów kwantowych
- 2022-08-01: Kosmiczne dane wymagają bezpiecznego przechowywania i przesyłania na Ziemię. Polacy tworzą innowacyjne moduły pamięci dla kosmicznych misji
- 2022-06-17: Specjalny materiał z dodatkiem grafenu może pochłaniać elektrosmog. Polscy naukowcy chcą go wprowadzić na rynek w ciągu kilku miesięcy
- 2022-04-22: Wykorzystanie grafenu w Sieci Badawczej Łukasiewicz [przebitki]
- 2022-01-25: Interfejs mózg–komputer będzie testowany na ludziach jeszcze w tym roku. Technologii towarzyszą jednak wątpliwości natury etycznej
- 2021-07-08: Nowy rodzaj akumulatorów może przyspieszyć rozwój branży aut elektrycznych. Jest prostszy w produkcji i przyjaźniejszy dla środowiska niż popularne baterie litowe
- 2021-06-10: Grafen może zrewolucjonizować dyski twarde. Pozwala zapisać dziesięciokrotnie więcej danych na tej samej powierzchni [DEPESZA]
- 2021-05-11: Urojona część mechaniki kwantowej istnieje również w rzeczywistym świecie. Odkrycie naukowców z UW pomoże zrozumieć źródła efektywności superkomputerów kwantowych
- 2021-05-25: W ciągu dekady powstanie centrum kwantowe do komercyjnych zastosowań. Komputery kwantowe już dziś zapewniają nieosiągalną dla tradycyjnych procesorów moc obliczeniową
Kalendarium
Więcej ważnych informacji
Jedynka Newserii
Jedynka Newserii
Finanse
Zmiany klimatu i dezinformacja wśród największych globalnych zagrożeń. Potrzeba nowego podejścia do zarządzania ryzykiem
Niestabilność polityczna i gospodarcza, coraz większa polaryzacja społeczeństwa, kryzys kosztów utrzymania, rosnąca liczba konfliktów zbrojnych i ryzyka cybernetyczne związane z rozwojem sztucznej inteligencji – to największe zagrożenia dla biznesu wskazywane w tegorocznym „Global Risks Report 2024”. Z raportu wynika, że obawy o bliską i dalszą przyszłość wciąż są zdominowane przez ryzyka klimatyczne i środowiskowe. Jednak w tym roku przykryły je niebezpieczeństwa związane z dezinformacją, wspieraną przez AI, która może wywoływać coraz większe niepokoje społeczne. – W tym roku na świecie 3 mld ludzi weźmie udział w wyborach, więc konieczność zaradzenia temu ryzyku staje się coraz pilniejsza – podkreśla Christos Adamantiadis, CEO Marsh McLennan w Europie.
Ochrona środowiska
Ciech od czerwca będzie działać jako Qemetica. Chemiczny gigant ma globalne aspiracje i nową strategię na sześć lat
Globalizacja biznesu, w tym możliwe akwizycje w Europie i poza nią – to jeden z głównych celów nowej strategii Grupy Ciech. Przedstawione plany na sześć lat zakładają także m.in. większe wykorzystanie patentów, współpracę ze start-upami w obszarze czystych technologii i przestawienie biznesu na zielone tory. – Mamy ambitny cel obniżenia emisji CO2 o 45 proc. do 2029 roku – zapowiada prezes spółki Kamil Majczak. Nowej strategii towarzyszy zmiana nazwy, która ma podsumować prowadzoną w ostatnich latach transformację i lepiej podkreślać globalne aspiracje spółki. Ciech oficjalnie zacznie działać jako Qemetica od czerwca br.
Finanse
72 proc. firm IT planuje podwyżki. W branży wciąż ogromna jest różnica w wynagrodzeniach kobiet i mężczyzn
W ubiegłym roku rynek pracy IT był znacznie mniej dynamiczny niż w poprzednich latach – wynika z „Raportu płacowego branży IT w 2024” Organizacji Pracodawców Usług IT. Przy wysokim poziomie podwyżek specjaliści rzadziej zmieniali pracę, ale niektórych zmusiły do tego cięcia w zatrudnieniu wynoszące w zależności od wielkości firmy od 12 do 26 proc. Ten rok zapowiada się bardziej optymistycznie: 61 proc. przedsiębiorstw planuje zwiększać zatrudnienie, a 72 proc. – pensje. Eksperci zwracają uwagę na wciąż duży rozstrzał między wynagrodzeniami kobiet i mężczyzn w tej branży.
Szkolenia
Akademia Newserii
Akademia Newserii to projekt, w ramach którego najlepsi polscy dziennikarze biznesowi, giełdowi oraz lifestylowi, a także szkoleniowcy z wieloletnim doświadczeniem dzielą się swoją wiedzą nt. pracy z mediami.