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
- 2025-03-03: Unia Europejska spóźniona w wyścigu AI. Eksperci apelują o szybsze inwestycje i zaprzestanie regulacji
- 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
Kalendarium
Więcej ważnych informacji
Jedynka Newserii

Handel

Piwo bezalkoholowe stanowi już 6,5 proc. sprzedaży browarów. Konsumenci świadomie ograniczają spożycie alkoholu
W 2024 roku polscy konsumenci kupowali ponad 1 mln butelek i puszek piwa 0,0% dziennie. Przez ostatnią dekadę rynek tych piw urósł pod względem wolumenu 10-krotnie. Branża inwestuje w innowacje w segmencie piw bezalkoholowych, wzmacniając nie tylko smak, ale również ich wartości odżywcze. Piwa 0,0% wpisują się w coraz popularniejszy, zwłaszcza wśród młodszego pokolenia, trend NoLo (no alcohol low alcohol), co może okazać się furtką do ograniczenia konsumpcji alkoholu.
Transport
Ataki cybernetyczne na kolej stają się coraz częstsze. Hakerzy zwykle chcą doprowadzić do paraliżu

W pierwszym kwartale tego roku hakerzy zaatakowali systemy sprzedaży biletów w polskiej i ukraińskiej kolei. Zagrożenia wiążą się jednak również z atakami na systemy zasilania i zarządzania ruchem. Wszystkie tego typu zdarzenia mają jeden cel – mniejszy lub większy paraliż transportu kolejowego, co w obecnej sytuacji geopolitycznej przekłada się na bezpieczeństwo strategiczne. W wielu przypadkach wciąż najsłabszym ogniwem jest człowiek – albo dlatego, że nienależycie chroni hasła i dostęp do urządzeń, albo dlatego, że nadane mu uprawnienia są nieadekwatnie szerokie w stosunku do realnych potrzeb.
Edukacja
Polska nauka potrzebuje różnych źródeł finansowania. Trwają rozmowy o zmianach w systemie

– Finansowanie polskiej nauki wymaga zmian, ale do tego potrzeba politycznej woli i odwagi – ocenia prof. dr hab. Grzegorz Mazurek, rektor Akademii Leona Koźmińskiego. Wśród propozycji wymienia stworzenie systemu zachęt dla biznesu do inwestowania w naukę i edukację, wyznaczenie strategicznych obszarów badań, na które będą trafiały fundusze, czy rozliczanie instytucji naukowych z wykorzystania publicznych pieniędzy. W ramach cyklu „Porozmawiajmy o polskiej nauce” MNiSW w ostatnich miesiącach prowadzi konsultacje ze środowiskiem akademickim i badawczym na temat stojących przed sektorem wyzwań i możliwych do wdrożenia rozwiązań, nie tylko dotyczących finansowania.
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.