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
Konsument
Będzie ubywać mięsa na stołach Polaków. Eksperci radzą ograniczyć spożycie nawet o dwie trzecie
Produkcja zwierzęca nie zniknie, ale będzie musiała zostać ograniczona – oceniają eksperci rynku żywności i podkreślają, że przemawiają za tym zarówno względy zdrowotne, jak i środowiskowe. Obecnie przeciętny Polak zjada ok. 75 kg mięsa rocznie, a wskazywana przez dietetyków zdrowa granica to ok. 20–25 kg.
Handel
Ministerstwo Finansów chce objąć akcyzą wkłady do e-papierosów. Eksperci prognozują upadek polskich producentów i wzrost szarej strefy
Projekt nowelizacji ustawy o podatku akcyzowym przewiduje objęcie podatkiem akcyzowym nowych kategorii wyrobów, w tym wielorazowych papierosów elektronicznych czy podgrzewaczy tytoniu. W tym pierwszym przypadku ustawodawca chce opodatkować nie tylko samo urządzenie, ale także POD, czyli wkład do niego. Organizacje przedsiębiorców i plantatorów tytoniu ostrzegają, że to prowadziłoby do sytuacji, w której jeden produkt byłby opodatkowany dwu-, a nawet trzykrotnie, z negatywnymi skutkami dla obrotu gospodarczego w Polsce.
Problemy społeczne
Polacy nie wiedzą zbyt dużo o chorobach mózgu. Jeszcze mniej o tym, jak o niego dbać
Choroby mózgu nie są zbyt rozpowszechnionym tematem wśród Polaków. Znacznie więcej wiedzą o zdrowiu ogólnie czy otyłości. Tym samym trudno im wskazać konkretne choroby, a tym bardziej powiedzieć coś o związanej z nimi profilaktyce. O tzw. higienie mózgu słyszał tylko co trzeci badany, a 13 proc. rozumie, czym ona jest. Dlatego też eksperci wskazują na większą potrzebę edukacji w tym zakresie.
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.