Manchester Üniversitesi Ulusal Grafen Enstitüsü’ndeki araştırmacılar, grafende spin enjeksiyonu üzerine son çalışmalarıyla kuantum elektronik alanında önemli bir kilometre taşı elde ettiler. Son zamanlarda yayınlanan makale İletişim Materyallerispintronics ve kuantum taşınmasındaki gelişmeleri özetler.
Spin taşıma elektroniği veya spintronics, bilgi aktarma ve depolama yükü yerine elektronların dönüşünü kullanarak geleneksel elektroniklere devrimci bir alternatifi temsil eder. Bu yöntem, yeni nesil klasik ve kuantum hesaplama için klasik hesaplamanın sınırlamalarını aşan enerji tasarruflu ve yüksek hızlı çözümler vaat etmektedir.
Dr. Ivan Vera-Marun liderliğindeki Manchester ekibi, yüksek kalitesini korumak için yalıtım ve atomik olarak düz bir 2D malzeme olan altıgen bor nitrüründe tamamen kapsüllenmiş tek katmanlı grafenlere sahiptir. 2D malzeme yığınını sadece grafenin kenarlarını ortaya çıkarmak ve yığın üzerine manyetik nanotel elektrotları döşeyerek, tek boyutlu (1D) kontaklar oluştururlar.
Kuantum davranışı ve balistik taşıma
Çalışma, düşük sıcaklıklarda (20 K) bu 1D kontaklar aracılığıyla enjeksiyon işlemini araştırıyor ve arayüz boyunca elektron taşınmasının doğada kuantum olduğunu ortaya koyuyor. Temaslar, kuantum nanoteknoloji ve metrolojide yaygın olarak kullanılan kuantum nokta kontakları (qpcs) olarak hareket eder.
Makalenin ilk yazarı Dr. Daniel Burrow, “Bu kuantum davranışı, kontaklar aracılığıyla nicelleştirilmiş iletkenliğin ölçülmesiyle kanıtlanmıştır, bu da elektronların enerji spektrumunun enjeksiyon üzerine ayrık enerji alt bantlarına dönüştüğünü gösterir. Grafiğin elektron yoğunluğunu ayarlayarak ve manyetik alan uygulayarak, bu alt bantları uygulayarak, bu alt bantları uyguladık ve spin taşıma ile bağlantılarını araştırdık.”
Manyetik nanoteller kullanılarak oluşturulan bu QPC’ler, grafen kanalında fiziksel bir daralma tasarlama ihtiyacından kaçınır, bu da uygulamalarını önceki yaklaşımlardan daha pratik hale getirir.
Kuantum nanoteknolojisi için çıkarımlar
Manchester ekibi tarafından geliştirilen son teknoloji ürünü cihaz mimarisi, grafende ayarlanabilir QPC’ler oluşturmak için, diğer yöntemlerle ilişkili imalat zorluklarının üstesinden gelmek için basit bir yöntem sunar. Nano ölçekli kontakların manyetik doğası, spin tabanlı kuantum nanoteknolojisinde enerji tasarruflu cihazların yolunu açarak nicelenmiş spin enjeksiyonunu sağlar.
Ayrıca, balistik spin enjeksiyonunun gösterilmesi, düşük güçlü balistik spintroniklerin geliştirilmesine yönelik cesaret verici bir adım sunmaktadır. Gelecekteki araştırma çabaları, QPC’ler aracılığıyla enjeksiyonun kuantum doğasını kullanarak grafendeki spin taşınmasını artırmaya odaklanacaktır.
