Los investigadores de la Universidad de Melbourne son los primeros en el mundo en imaginar cómo se mueven los electrones en el grafeno bidimensional, un impulso para el desarrollo de la electrónica de próxima generación.
Capaz de obtener imágenes del comportamiento de los electrones en movimiento en estructuras de un solo átomo de espesor, la nueva técnica supera las limitaciones significativas con los métodos existentes para comprender las corrientes eléctricas en dispositivos basados en materiales ultrafinos.
"Los dispositivos electrónicos de próxima generación basados en materiales ultrafinos, incluidas las computadoras cuánticas, serán especialmente vulnerables a contener pequeñas grietas y defectos que interrumpan el flujo de corriente", dijo el profesor Lloyd Hollenberg, Director Adjunto del Centro de Computación y Comunicación CuánticaTecnología CQC2T y Thomas Baker Presidente de la Universidad de Melbourne.
Un equipo dirigido por Hollenberg usó una sonda cuántica especial basada en un 'centro de color' de tamaño atómico que se encuentra solo en diamantes para obtener imágenes del flujo de corrientes eléctricas en el grafeno. La técnica podría utilizarse para comprender el comportamiento de los electrones en una variedad de nuevostecnologías.
"La capacidad de ver cómo las corrientes eléctricas se ven afectadas por estas imperfecciones permitirá a los investigadores mejorar la confiabilidad y el rendimiento de las tecnologías existentes y emergentes. Estamos muy entusiasmados con este resultado, que nos permite revelar el comportamiento microscópico de la corriente en el cuantodispositivos informáticos, grafeno y otros materiales 2D ", dijo.
"Los investigadores de CQC2T han hecho un gran progreso en la fabricación a escala atómica de nanoelectrónica en silicio para computadoras cuánticas. Al igual que las hojas de grafeno, estas estructuras nanoelectrónicas tienen esencialmente un átomo de espesor. El éxito de nuestra nueva técnica de detección significa que tenemos el potencial de observarcómo se mueven los electrones en tales estructuras y ayudan a nuestra comprensión futura de cómo operarán las computadoras cuánticas "
Además de comprender la nanoelectrónica que controla las computadoras cuánticas, la técnica podría usarse con materiales 2D para desarrollar electrónica de próxima generación, almacenamiento de energía baterías, pantallas flexibles y sensores bioquímicos.
"Nuestra técnica es poderosa pero relativamente simple de implementar, lo que significa que podría ser adoptada por investigadores e ingenieros de una amplia gama de disciplinas", dijo el autor principal, el Dr. Jean-Philippe Tetienne de CQC2T en la Universidad de Melbourne.
"Usar el campo magnético de los electrones en movimiento es una vieja idea en física, pero esta es una implementación novedosa en la microescala con aplicaciones del siglo XXI".
El trabajo fue una colaboración entre la detección cuántica basada en diamantes y los investigadores de grafeno. Su experiencia complementaria fue crucial para superar los problemas técnicos con la combinación de diamante y grafeno.
"Nadie ha podido ver lo que sucede con las corrientes eléctricas en el grafeno antes", dijo Nikolai Dontschuk, investigador de grafeno de la Facultad de Física de la Universidad de Melbourne.
"Construir un dispositivo que combinara el grafeno con el extremadamente sensible centro de color de la vacante de nitrógeno en el diamante fue un desafío, pero una ventaja importante de nuestro enfoque es que no es invasivo y robusto: no interrumpimos la corriente al detectarlo ende esta manera ", dijo.
Tetienne explicó cómo el equipo pudo usar el diamante para obtener una imagen exitosa de la corriente.
"Nuestro método es hacer brillar un láser verde en el diamante y ver la luz roja que surge de la respuesta del centro de color al campo magnético de un electrón", dijo.
"Al analizar la intensidad de la luz roja, determinamos el campo magnético creado por la corriente eléctrica y podemos visualizarlo, y literalmente ver el efecto de las imperfecciones materiales".
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Materiales proporcionados por Centro de Computación Cuántica y Tecnología de Comunicación . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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