Физики нашли новый способ движения электронов в графене

Исследователи из Массачусетского технологического института и Университета Манчестера обнаружили неожиданно поведение электронов при очень специализированных условиях, и это может привести к новым типам транзисторов и электронных схем, которые требуют очень мало энергии.

Физики нашли, что когда лист графена, расположен на листе нитрида бора, электроны движутся перпендикулярно электрическому полю. Это происходит даже без влияния магнитного поля, единственного известного способа вызвать такой боковой поток. При этом два отдельных потока текут в противоположные стороны, перечеркивая электрический заряд друг друга, а точный угол этого тока относительно электрического поля может быть контролируемым. Исследователи сравнили его с парусником, который движется перпендикулярно ветру, используя разное положение парусов.

Как рассказали авторы исследования Леонид Левитов и Andre Geim, этот поток может быть изменен путем применения напряжения на затворе, позволяя материалу функционировать в качестве транзистора. Токи в этих материалах, могут быть нейтральными, не тратить много своей энергии в виде тепла, как это происходит в обычных полупроводниках, что делает их более эффективной основой для компьютерных чипов.

По словам Левитова, «широко распространено мнение, что новые, нетрадиционные подходы к обработке информации являются ключевыми для будущего аппаратного обеспечения. Эта вера была движущей силой ряда важных последних событий, в частности спинтроники, в которой спин электронов, а не их заряд, несет информацию». Исследователи продемонстрировали простой транзистор на основе нового материала.

В своих экспериментах физики положили слой графена на слой нитрида бора — двумерного материала, который образует гексагональную структуру решетки. Вместе эти два материала образуют сверхрешетки, которые ведут себя как полупроводник.

Это сверхрешетка заставляет электроны делать неожиданный поворот, который Левитов описывает как «встроенный вихрь». Ученые заявили, что наблюдаемый эффект не имеет известного аналога в физике элементарных частиц и расширяет наше понимание того, как работает Вселенная.

По мнению испанского физика Francisco Guinea, эта научная новость имеет большой потенциал и «двумерные материалы со специальными топологическими свойствами являются основой новых технологий для манипуляции квантовой информацией».

• Грибы как компьютерные чипы: учёные создают «живую память» из шиитаке
• Учёные создали трёхслойное микрофлюидное устройство для сверхэффективного охлаждения электроники
• Обычный кристалл оказался идеальным материалом для технологий на сверхнизких температурах
• Учёные научились превращать снимки атомно-силового микроскопа в точные 3D-модели движений белков
• Учёные создали уникальный гидрогель для «неклонируемых» меток безопасности
• Роботы нового поколения: в Caltech создали систему, которая может ходить, ездить и летать
• Учёные создали 3D-печатные материалы, которые полностью гасят вибрации
• Квантовые кристаллы: как учёные из Оберна открыли путь к новой технологической революции