Nano-materiale for kvanteelektronikk

Anonim

Et internasjonalt team ledet av assisterende professor Kasper Steen Pedersen, DTU Kjemi, har syntetisert et nytt nanomateriale med elektriske og magnetiske egenskaper som gjør den egnet for fremtidige kvante datamaskiner og andre applikasjoner innen elektronikk.

Kromklorid-pyrazin (kjemisk formel CrCl 2 (pyrazin) 2) er et lagdelt materiale som er en forløper for et såkalt 2-D-materiale. I prinsippet har et 2-D-materiale en tykkelse på bare et enkelt molekyl, og dette fører ofte til egenskaper som er svært forskjellige fra de samme materialene i en vanlig 3-D-versjon; Ikke minst, de elektriske egenskapene vil variere. I et 3-D-materiale kan elektroner ta en retning, i et 2-D-materiale vil de bli begrenset til å bevege seg horisontalt - så lenge elektronikkens bølgelengde er lengre enn tykkelsen på 2-D-laget.

Organisk / uorganisk hybrid

Graphene er det mest kjente 2-D materialet. Grafen består av karbonatomer i en gitterstruktur, som gir sin bemerkelsesverdige styrke. Siden den første syntesen av grafen i 2004 har hundrevis av andre 2-D-materialer blitt syntetisert, hvorav noen kan være kandidater for kvantelektronikkapplikasjoner. Det nye materialet er imidlertid basert på et helt annet konsept. Mens de andre kandidatene er alle uorganiske - akkurat som grafen-kromklorid-pyrazin er et organisk / uorganisk hybridmateriale.

"Materialet markerer en ny type kjemi, der vi er i stand til å erstatte ulike byggeklosser i materialet og dermed endre dens fysiske og kjemiske egenskaper. Dette kan ikke gjøres i grafen. For eksempel kan man ikke velge å erstatte halvparten Karbonatomer i grafen med en annen type atom. Vår tilnærming gjør det mulig å designe egenskaper mye mer nøyaktig enn kjent i andre 2-D-materialer, forklarer Kasper Steen Pedersen.

I tillegg til de elektriske egenskapene kan også de magnetiske egenskapene i krom-klorid-pyrazin være nøyaktig utformet. Dette er spesielt relevant i forhold til "spintronics".

"Mens det i vanlig elektronikk er det bare bruk av elektronene som benyttes, men også elektron-spin-som er en kvantemekanisk egenskap-brukes i spintronikk. Dette er svært interessant for kvantecomputerapplikasjoner. Derfor er utvikling av nanoskala-materialer som er både ledende og magnetisk er mest relevant, "forteller Kasper Steen Pedersen.

En ny verden av 2-D materialer

Foruten kvantemåling kan kromklorid-pyrazin være av interesse for fremtidige superledere, katalysatorer, batterier, brenselceller og elektronikk generelt.

Bedrifter er ikke opptatt av å begynne å produsere materialet med en gang, forskeren understreker: "Ikke enda, i det minste! Dette er fortsatt grunnleggende forskning. Siden vi foreslår et materiale som er syntetisert fra en helt ny tilnærming, forblir en rekke spørsmål ubesvarte. For eksempel, selv om kromkloridpyrazin av en eller annen grunn burde være uegnet for de forskjellige mulige bruksområder, kan de nye prinsippene bak syntesen fortsatt være å bestemme graden av stabilitet i materialet. relevant. Dette er døren til en ny verden med mer avanserte 2-D-materialer som åpnes. "

menu
menu