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
Media i PR
Nowe trendy w digital marketingu. Innowacje rewolucjonizują działania agencji i klientów
Digital marketing rośnie w siłę, a w branży widać w tej chwili kilka mocnych trendów, które mają potencjał do rewolucjonizowania sposobu działania agencji i ich klientów. Najważniejszym z nich jest coraz szersze wykorzystanie technologii – przede wszystkim sztucznej inteligencji, która wprowadza duże zmiany w komunikacji marek z konsumentami i wpływa na strategie reklamowe, a wiele agencji już korzysta z niej w codziennej pracy. – Pełne wykorzystanie potencjału AI wymaga jednak połączenia tej technologii z ekspercką wiedzą. To pozwala nam tworzyć coraz bardziej efektywne rozwiązania – wskazuje Adam Oskaldowicz, partner i prezes Performance Group.
Nauka
Miliard euro ze środków unijnych na rozwój technologii kosmicznych. Z programu Cassini skorzystało już ponad 600 europejskich firm
Rośnie potencjał branży kosmicznej, a w jego zagospodarowaniu pomaga uruchomiony trzy lata temu przez Komisję Europejską program Cassini. To inicjatywa, która ma wspierać przedsiębiorstwa z branży kosmicznej na każdym etapie rozwoju, również początkujących pomysłodawców. Na rozwój przedsiębiorczości kosmicznej trafiło już miliard euro. – Przez trzy lata wsparliśmy już ponad 600 firm, z tego kilka z Polski. Wartości tych spółek wzrosły przez ostatnie kilka lat ponad 18-krotnie – mówi Justyna Redełkiewicz z Agencji Unii Europejskiej ds. Programu Kosmicznego (EUSPA).
Handel
Wylesianie jedną z głównych przyczyn zmian klimatu. Coraz więcej podmiotów angażuje się w ich ochronę
Ze względu na różnorodną i szczególnie istotną rolę, jaką pełnią lasy, coraz więcej mówi się o potrzebie wzmocnienia ich ochrony. Wylesianie i degradacja lasów są bowiem jednymi z głównych czynników, które przyspieszają zachodzącą globalnie zmianę klimatu. W działania na rzecz ochrony lasów angażują się również firmy. Jedną z inicjatyw, która w tym pomaga, jest certyfikacja lasów poświadczająca, że pochodzące z nich drewno jest pozyskiwane z poszanowaniem przyrody i ludzi z nimi związanych. Rozpoczynający się właśnie Tydzień Lasów FSC to dla tych firm okazja, by pokazać swoje działania na rzecz ochrony lasów, a jednocześnie edukować swoich klientów 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.