Grafendeki akımın kuantum görüntülemesi: elmas kuantum sensörleri kullanılabilir!
Kılavuz
Grafenin elektronik özellikleri her zaman gizemli olmuştur ve bilim adamları keşfetmeyi asla bırakmamışlardır. Bununla birlikte, son zamanlarda Avustralyalı bilim adamları, kuantum görüntüleme yoluyla grafendeki elektronların hareketini incelemek için elmas kuantum sensörünü kullandılar ve çok sezgisel görüntüler verdiler.
Teknik anahtar kelimeler
Grafen, iki boyutlu malzemeler, kuantum görüntüleme, elmas sensörler
Yenilik arka planı
Öncelikle grafenin iki boyutlu malzemesini tekrar gözden geçirelim:
Grafen, karbon atomlarından oluşan bal peteği yapısına sahip, yalnızca bir atom tabakası kalınlığında iki boyutlu bir malzemedir. "İnce", "sert", "esnek", "iyi termal iletkenlik" ve "iyi elektrik iletkenliği" gibi birçok açıdan mükemmel özellikler göstermiştir.
Birçok mükemmel özelliği nedeniyle, grafen yaygın olarak kullanılmaktadır. John daha önce de bazı tanıtımlar yapmıştır, örneğin: "Grafen kafesleri" lityum pil performansını iyileştirmek için "silikon parçacıklarını" kapatır "," Grafen kanseri saptamak için kullanılabilir: bu Rüzgarı kovalamak değil! "," Düşük maliyetli grafen biyosensör çipi: DNA mutasyonlarının gerçek zamanlı tespiti "," Yeni grafen NFC anteni: esnek, hafif, düşük maliyetli, dayanıklı "," Grafen bilekliği, kan şekerini izleyebilir ve diyabeti tedavi edebilir "," Gofret annesi mi? Grafen "çoğaltma makinesi" gofret üretim maliyetlerini azaltır! ".
Özetlemek gerekirse, uygulama alanları şunları içerir: kompozit malzemeler, termal iletkenlik, lityum piller, sensörler, dokunmatik ekranlar, ekranlar, iletişim, tıbbi tedavi, elektronik bileşenler, yarı iletkenler vb.
Ancak grafenin elektronik özellikleri odak noktamızdır. "Elektroniğin geleceğine doğru: çift katmanlı grafen cihazları elektronik hareketi kontrol eder", "Üç katmanlı grafen: elektronik uçuculuk ve manyetik özelliklerin çalışılmasına yardımcı olun! "," Grafen gibi iki boyutlu malzemelerin elektronik özellikleri üzerine araştırma: Bilim adamlarının yeni hileleri var! Bu üç makalede, John bir keresinde tek katmanlı, çift katmanlı ve hatta üç katmanlı grafenin elektronik özellikleri üzerine bazı uluslararası çalışmaları tanıttı.
Elektronik özellikler üzerine yapılan araştırma, grafen malzemelerinin yarı iletkenlerde veya elektronik cihazlarda daha iyi kullanılmasına ve böylece en büyük potansiyellerine ulaşılmasına izin vermektir.
Belki de herkes grafenin çok sayıda olağandışı elektron göç fenomeni olduğunu bilecektir, bu nedenle grafen özellikle yoğunlaşma fiziği üzerine temel araştırmalar ve gelecekte yeni elektronik cihazların geliştirilmesi için uygundur.
Peki grafen malzemenin içindeki elektronik hareket tam olarak nedir? Görmek inanmaktır, sezgisel imgeler görmemiz mümkün mü?
İnovasyon keşfi
Avustralya'daki Melbourne Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, yukarıda belirtilen sorunlarla başa çıkabilmek için yenilikçi keşifler yaptılar ve dikkate değer sonuçlar elde ettiler. Sadece mevcut teknolojinin sınırlarını aşmakla kalmadılar, aynı zamanda grafen malzemelerindeki elektron hareketini daha iyi anladılar.
"Kuantum görüntüleme" için elmas kuantum sensör platformunu kullanıyorlar. Bu evrensel, invaziv olmayan bir yöntemdir. Sadece grafen yapısındaki mevcut görüntüyü elde etmekle kalmaz, aynı zamanda yüksek çözünürlüğe sahiptir, mikron altı seviyeye ulaşır.Ayrıca çalışma sıcaklığı aralığı oda sıcaklığı koşulları dahil çok geniştir.
(Resim kaynağı: David A. Broadway / cqc2t.org)
Melbourne Üniversitesi Kuantum Hesaplama ve İletişim Teknolojisi Merkezi (CQC2T) Direktör Yardımcısı Profesör Lloyd Hollenberg, bu araştırmanın ekip lideridir. "Grafendeki akım akışının kuantum görüntülemesi" "Grafendeki mevcut akışın kuantum görüntülemesi" araştırma makalesi "Science Progress" dergisi.
Çekirdek teknolojisi
Kuantum görüntüleme teknolojisi platformu, bu araştırmanın temel teknoloji platformudur.Vektör manyetik alanını haritalandırabilen ve grafendeki vektör akım yoğunluğunu yeniden oluşturabilen yüzeye yakın, atom düzeyinde bir elmas kuantum sensör dizisinden oluşur.
Bu platform tarafından ölçülen grafenin iç akımının oluşturduğu manyetik alan görüntüsü, mikron altı ölçeğin fiziksel kusurlarına göre güçlü bir uzamsal dağılım değişikliği gösterecek ve ardından grafen yapısındaki akım ve mikron altı kusurun özelliklerini ortaya çıkaracaktır. Bağlantılar arasında.
Elmas görüntüleme platformundaki grafen şeridinin şematik diyagramı:
(Resim kaynağı: Referans malzemeleri [2])
Ek açıklamalar aşağıdaki gibidir:
( Bir ) Deneysel şematik diyagram. Elmas platformdaki elmas çip, yüzeye yakın nitrojen boşluk (NV) merkezleri katmanına sahiptir. Grafen cihazı doğrudan elmas çipin üzerine monte edilir ve elmas çip, mikrodalga rezonatörlü bir kapak camına monte edilir. Yeşil lazer, bir manyetik alan görüntüsü oluşturmak için kamera tarafından görüntülenen NV merkezinin neden olduğu fotolüminesans PL'yi ve mikrodalga uyarımını ışınlar.
( B ) Nihai cihazın optik mikrografı. Elmasın dışı metal ile temas halindedir ve tel grafen şeridine akım enjeksiyonu için kullanılır.
( C ) Kamera tarafından kaydedilen, grafen bandına odaklanan (görünmez) Brightfield görüntüsü.
( D ) Lazerle uyarılmış PL'nin aynı alanının fotolüminesans görüntüsü. Grafen şeridi, fotolüminesansın çıkarılması nedeniyle görünür hale gelir.
( E PL ve konum arasındaki ilişki.
Manyetik alan görüntüsünün ve akım yoğunluğunun yeniden yapılandırılması:
(Resim kaynağı: Referans malzemeleri [2])
Grafen kusurunun yakınında akım:
(Resim kaynağı: Referans malzemeleri [2])
Metal temas konumuna yakın akım:
(Resim kaynağı: Referans malzemeleri [2])
Yenilik değeri
Bu yenilikçi yöntem, grafen yapısı ve cihazın içindeki temel elektronik hareket ve spin aktarımı için çok önemli yeni bir yol açtı.
Daha genel olarak, araştırma kapsamı, yalnızca sıradan akımları değil aynı zamanda spin akımları ve manyetik dipol momentlerini de haritalayabilen iki boyutlu malzemeler ve ince film sistemlerine genişletilebilir.
Değer
Profesör Lloyd Hollenberg inanıyor:
"Kuantum bilgisayarlar dahil olmak üzere ultra ince malzemelere dayanan yeni nesil elektronik cihazlar, hasara karşı özellikle savunmasızdır ve bu nedenle akımı etkileyen küçük çatlaklara ve kusurlara sahiptir."
Bu nedenle, bu teknoloji, grafen dahil iki boyutlu malzemedeki akımı görüntülememizi sağlar, böylece bu kusurların akım üzerindeki etkisini sezgisel olarak değerlendirebiliriz.
Gelecekte kuantum bilgisayarlar, depolama cihazları, esnek görüntüleme cihazları ve biyosensörler grafen gibi iki boyutlu malzemeler kullanacak ve bu teknoloji şüphesiz bu cihazların performansını artıracak ve daha güvenilir hale getirecek.
Referans
[1]
[2]
Daha fazla tartışmaya ihtiyaç duyanlar için lütfen doğrudan WeChat: JohnZh1984 ile iletişime geçin veya WeChat genel hesabını takip edin: IntelligentThings.
