Balistik elektronlar, modern kuantum malzemelerindeki en büyüleyici olaylar arasındadır. Sıradan elektronların aksine, malzemedeki kusurları dağıtmazlar ve bu nedenle, pnömatik bir tüpteki bir kapsül gibi, neredeyse hiç direnç olmadan A’dan B’ye giderler. Bu davranış genellikle sınırlı bir veya iki boyutlu malzemelerde meydana gelir.
Forschungszentrum Jülich ve RWTH Aachen Üniversitesi’ndeki araştırmacılar artık gerçekçi koşullar altında bu farklı elektron akışını tespit edebilen bir model geliştirdiler. Çalışma dergide Editörün Önerisi olarak yayınlandı Fiziksel İnceleme Mektupları.
İki boyutlu topolojik malzemelerin kenarları boyunca oluşan balistik elektron kanalları, geleceğin elektronikleri için oldukça umut verici olarak kabul ediliyor: Enerji tasarruflu devrelerin ve sağlam kübitlere sahip kuantum bilgisayarların temelini oluşturabilirler.
Yeni yaklaşım, birkaç on yıl önce Rolf Landauer tarafından geliştirilen balistik yük taşınması teorisine dayanıyor. Bununla birlikte, klasik modeli yalnızca idealleştirilmiş bir durumu tanımlamaktadır; Landauer, elektronların böyle bir kanala yalnızca uçlarından girip çıkabileceğini varsaydı.
Ancak yeni Jülich modeli kararlı bir adım daha ileri gidiyor. Mahkeme, böyle bir balistik yük kanalının tek başına mevcut olmadığını, ancak içinden akımın enjekte edildiği benzer şekilde iletken bir malzemenin kenarını oluşturduğunu düşünmektedir. Bu nedenle elektronlar kanalın tüm uzunluğu boyunca girebilir veya çıkabilir.
İlk yazar Dr. Kristof Moors, “Bu, bu tür uç kanalların davranışını deneylerde gerçekte olanları yansıtacak şekilde ilk kez tanımlamamıza olanak tanıyor” diyor.
Jülich’teki Peter Grünberg Enstitüsü’nde (PGI-9) doktora sonrası çalışmasının ardından Belçika’nın Leuven kentindeki Imec nanoelektronik araştırma merkezine taşınan Moors, “Teorimiz aynı zamanda kayıpsız, balistik akım akışını tanımlamak ve onu geleneksel yük aktarımından ayırmak için kullanılabilecek farklı imzalar da sağlıyor” diyor.
Model, iki boyutlu malzemedeki akım akışının, balistik bir kanalın varlığına bağlı olarak temel olarak değiştiğini göstermektedir. Nano ölçekli problar veya çok uçlu taramalı tünelleme mikroskopları ile doğrudan gözlemlenebilen karakteristik voltaj dağılımlarını tahmin eder. Bu, balistik ve enerji tüketen (yani kayıplı) akımlar arasında deneysel olarak ayrım yapmayı mümkün kılıyor; bu, bu egzotik iletim kanallarının varlığını şüpheye yer bırakmayacak şekilde kanıtlama ve bunları gelecekteki cihazlar için kullanma yolunda çok önemli bir adım.
