تولید نانوساختاری عجیب برای استفاده در رایانه کوانتومی

به گزارش ایسنا، محققان دانشگاه ملی سنگاپور(NUS)  به پیشرفت قابل توجهی در توسعه نسل بعدی مواد کوانتومی مبتنی بر کربن دست یافته‌اند که افق‌های جدیدی را برای پیشرفت در الکترونیک کوانتومی باز می‌کند.

به نقل از ستاد توسعه فناوری نانو، این نوآوری نوع جدیدی از نانوروبان گرافنی(GNR) به نام نانو روبان گرافنی ژانوس(JGNR) است. این ماده دارای لبه‌ای زیگزاگی شکل و منحصر به فرد است که یک حالت فرومغناطیسی در یکی از لبه‌ها ایجاد می‌کند. این طراحی منحصر به فرد امکان تحقق زنجیره چرخشی فرومغناطیسی یک بعدی را فراهم می‌کند که می‌تواند کاربردهای مهمی در الکترونیک کوانتومی و محاسبات کوانتومی داشته باشد.

این تحقیق توسط دانشیار لو جیونگ و تیمش از دپارتمان شیمی دانشگاه ملی سنگاپور و با همکاری شرکای بین‌المللی رهبری انجام شده است.

نانوروبان‌های گرافنی، که نوارهای باریکی از ساختارهای کربنی لانه زنبوری در مقیاس نانو هستند، به دلیل رفتار الکترون‌های جفت نشده در اوربیتال‌های π اتم‌ها، خواص مغناطیسی قابل‌توجهی از خود نشان می‌دهند. از طریق مهندسی دقیق اتمی ساختارهای لبه آنها در یک آرایش زیگزاگی، می‌توان یک کانال یک بعدی قطبی اسپینی ایجاد کرد. این ویژگی پتانسیل بسیار زیادی را برای کاربرد در دستگاه‌های اسپینترونیک یا خدمت به عنوان نسل بعدی سیستم‌های چند کیوبیتی که بلوک‌های سازنده اساسی محاسبات کوانتومی هستند، ارائه می‌دهد.

ژانوس، خدای آغاز و پایان روم باستان، اغلب به صورت دارای دو چهره در جهت مخالف گذشته و آینده به تصویر کشیده می‌شود. اصطلاح “Janus” در علم مواد برای توصیف موادی به کار می‌رود که دارای خواص متفاوت در طرفین یکدیگر هستند. نانوروبان گرافنی ژانوس ساختار جدیدی دارد که تنها یک لبه روبان دارای فرم زیگزاگی است که آن را به اولین زنجیره کربن فرومغناطیسی یک بعدی در جهان تبدیل می‌کند. این طرح با استفاده از یک طرح پیش‌ساز Z شکل که آرایه‌ای تناوبی از حلقه‌های کربنی شش ضلعی را در یکی از لبه‌های زیگزاگ ایجاد می‌کند، به دست می‌آید و تقارن ساختاری و چرخشی روبان را می‌شکند.

این دستاورد مهم نتیجه همکاری نزدیک میان شیمیدانان مصنوعی، دانشمندان مواد و فیزیکدانان نظری، از جمله پروفسور استیون جی لویی از دانشگاه برکلی، پروفسور هیروشی ساکاگوچی از دانشگاه کیوتو در ژاپن است.

انتهای پیام