|
Создание квантовых материалов для электроники будущего
|
|
|
|
Развитие новых информационных и коммуникационных технологий ставит новые задачи перед учеными и промышленностью. Разработка новых квантовых материалов, исключительные свойства которых проистекают из квантовой физики, — наиболее многообещающий способ решения этих задач. Международная группа под руководством Женевского университета (UNIGE), в которую вошли исследователи из университетов Салерно, Утрехта и Делфта, разработала материал, в котором динамикой электронов можно управлять, искривляя ткань пространства, в котором они развиваются. Эти свойства представляют интерес для электронных устройств следующего поколения, в том числе для оптоэлектроники будущего. Эти результаты можно найти в журнале Nature Materials.
|
|
|
|
Телекоммуникации будущего потребуют новых чрезвычайно мощных электронных устройств. Они должны быть способны обрабатывать электромагнитные сигналы с беспрецедентной скоростью в пикосекундном диапазоне, т. е. одну тысячную миллиардной доли секунды. Это немыслимо с современными полупроводниковыми материалами, такими как кремний, который широко используется в электронных компонентах наших телефонов, компьютеров и игровых консолей. Чтобы достичь этого, ученые и промышленность сосредоточены на разработке новых квантовых материалов. Благодаря своим уникальным свойствам — особенно коллективным реакциям составляющих их электронов — эти квантовые материалы можно использовать для захвата, обработки и передачи сигналов, несущих информацию (например, фотонов в случае квантовых телекоммуникаций) в новых электронных устройствах. Более того, они могут работать в еще не исследованных диапазонах электромагнитных частот и, таким образом, открыли бы путь к очень высокоскоростным системам связи.
|
|
|
«Одним из самых захватывающих свойств квантовой материи является то, что электроны могут развиваться в искривленном пространстве. Силовые поля из-за этого искажения пространства, населенного электронами, создают динамику, полностью отсутствующую в обычных материалах. Это выдающееся применение принцип квантовой суперпозиции», — объясняет Андреа Кавилья, профессор кафедры квантовой физики материи факультета естественных наук UNIGE и последний автор исследования. После первоначального теоретического исследования международная группа исследователей из университетов Женевы, Салерно, Утрехта и Делфта разработала материал, в котором можно контролировать кривизну пространственной ткани. «Мы разработали интерфейс, содержащий чрезвычайно тонкий слой свободных электронов. Он зажат между титанатом стронция и алюминатом лантана, которые представляют собой два изолирующих оксида», — говорит Кармин Ортикс, профессор Университета Салерно и координатор теоретического исследования. Эта комбинация позволяет нам получить определенные электронные геометрические конфигурации, которыми можно управлять по требованию.
|
|
|
|
Для этого исследовательская группа использовала передовую систему для изготовления материалов в атомном масштабе. С помощью лазерных импульсов каждый слой атомов укладывался один за другим. «Этот метод позволил нам создавать особые комбинации атомов в пространстве, влияющие на поведение материала», — уточняют исследователи. Хотя перспектива технологического использования все еще далека, этот новый материал открывает новые возможности в исследовании высокоскоростных манипуляций с электромагнитными сигналами. Эти результаты также могут быть использованы для разработки новых датчиков. Следующим шагом исследовательской группы будет дальнейшее наблюдение за тем, как этот материал реагирует на высокие электромагнитные частоты, чтобы более точно определить его потенциальное применение.
|
|
|
|
Источник
|
