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石墨烯纳米带为量子计算机创造更多可能

2010年石墨烯的发现者获得诺贝尔物理奖以来,石墨烯纳米带以其更好的理化性质成为了世界各国学者的研究热点。石墨烯具有超强的力学性能,导电性能、吸波性能、热稳定性能等。近年来,研究者们朝着石墨烯的掺杂改性、石墨烯不同形态的衍生物等方面进行了大量研究,并取得了一定的成就。石墨烯纳米带被定义为宽度小于10nm的石墨烯,同时保持长宽比大于10,是继碳纳米管之后被广泛关注的一类准一维碳基纳米材料。

近期,瑞士一家研究所发表在《自然》杂志上的文章显示,通过改变石墨烯纳米带的形状,可以调整石墨烯纳米呆的特性,不仅可以改变石墨烯纳米带的电子特性、物理性能等,还可以用于生成独特的局域量子态。

当石墨烯纳米带含有不同宽度的分区时,健壮的新量子态将在过渡区域产生。(图片来源:Empa)

    研究者表示,通过对不同宽度的区域有规律地交替组成纳米带,经过大量的转变,会形成一跳具有自己独特电子结构且相互连接的量子态链。而且,这条链的电子特性根据不同分区的宽度而改变。这使得它们可以被精确地调整,从导体到具有不同带隙的半导体,可以应用到不同类型的过度区域。

这条链的电子特性可以被精细地调整。(图片来源:Empa)

基于新型量子链,未来科学家们将可以制造出精准的纳米晶体管,这将成为朝着纳米电子学目标所迈出的非常重要的一步。在状态“1”与状态“0”之间的切换距离是否足够大,取决于半导体的带隙。而按照这种新方法,它几乎可以随意设定。这种局部的电子量子态,现在可以成为生产定制的半导体、金属或者绝缘体的基本组成部分,甚至可以作为量子计算机的组成部分。

   如今,电子电路正进一步走向小型化。超小型晶体管,将成为下一步的发展目标,同时也是这项研究的一个明显的应用可能性。虽然技术上极具挑战性,但是基于纳米晶体管的电子器件与如今的微电子器件的工作方式基本相同。研究人员制造出的半导体纳米带,将使得晶体管的沟道横截面缩小至如今制造出的那些晶体管的千分之一。

然而,近期还无法通过纳米带构造出量子计算机,目前仍然有许多研究需要开展。研究人员表示:“通过单个量子态的针对性组合灵活地调整电子特性,代表着我们在生产超小型晶体管的新型材料方面取得了巨大飞跃。”这些材料在一般环境条件下很稳定,因此将在未来的应用开发中扮演重要角色。

(原创:如需转载请注明出处)

发布时间:2018-8-14 浏览次数:195
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