این الکترون ها ثابت می مانند، اما همچنان می توانند جریان برق را هدایت کنند
به گزارش سرویس علم و فناوری وبپیما به نقل از همشهری - یکتافراهانی : کشف اخیر از حالات کوانتومی نشان می دهد که الکترون ها می توانند در گرافن به طور هم زمان ثابت بمانند و در عین حال به صورت هماهنگ نیز بچرخند.
گرافن به خاطر ویژگی های الکتریکی و مکانیکی خاص خود شناخته شده است. اما اکنون محققان نوع جدیدی از آن را کشف کرده اند که در آن الکترون ها به طرز معجزه آسا و با دقتی بسیار بالا در ساختار خاصی قرار می گیرند که می تواند به پیشرفت های بزرگ در رایانه های کوانتومی منجر شود.
نوعی جدید از حالت های کوانتومی
الگوهای موریه
در گرافن معمولی، الکترون ها بین اتم های کربن حرکت می کنند و خواص الکتریکی مشابه با فلزات معمولی دارند. اما زمانی که لایه های گرافن با یک پیچش دقیق روی هم قرار می گیرند، ویژگی های الکتریکی این ماده به طور چشم گیری تغییر می کند. این پیچش منجر به ایجاد الگوهای هندسی پیچیده ای به نام "الگوهای موریه" می شود که حرکت الکترون ها را به طور کامل تغییر می دهد.
یک آرایه منظم "یخ زده"
کشف شگفت انگیز این مطالعه توسط یک دانشجوی کارشناسی، ریه هنگ سو، در آزمایشگاه پروفسور جاشوا فولک در دانشگاه بریتیش کلمبیا به طور تصادفی صورت گرفت. او در حال مطالعه یک نمونه گرافن پیچیده شده بود که در حین آزمایش، متوجه شد الکترون ها به طور هماهنگ در یک آرایه منظم یخ زده و در عین حال در حال چرخش مانند رقصنده های باله هستند.
یک ویژگی فیزیکی به نام توپولوژی
به گزارش scitechdaily یکی از ویژگی های شگفت انگیز این حالت جدید این است که الکترون ها در حالی که در یک آرایه منظم قرار دارند، می توانند برق را به طور بی وقفه از لبه های گرافن هدایت کنند. این پدیده به طور عجیبی با ویژگی های فیزیکی خاصی به نام "توپولوژی" در ارتباط است. توپولوژی ویژگی هایی از اشیا را توصیف می کند که در صورت تغییرات جزئی در شکل آن ها تغییر نمی کنند و نمی توان آنها را به حالت اولیه بازگرداند.
تشابه با نوار موبیوس: پیچشی در الکترون ها
یک مثال روزمره از توپولوژی نوار موبیوس است. اگر یک نوار کاغذی را به حلقه ای تبدیل کنید و انتهای آن را بچسبانید، یک نوار موبیوس به دست می آید که تنها یک سطح و یک لبه دارد. این نوار قابل بازگشت به حالت اولیه خود نیست مگر اینکه پاره شود. حرکت الکترون ها در گرافن پیچیده شده مشابه این پیچش است، به طوری که در لبه ها جریان الکترون ها بدون مقاومت جریان پیدا می کند.
رایانه های کوانتومی
این کشف تنها یک کنجکاوی نظری نیست بلکه می تواند نقشی کلیدی در پیشرفت فناوری اطلاعات کوانتومی ایفا کند. محققان در حال بررسی راه هایی هستند که بتوانند این وضعیت الکترونی خاص را با ابررسانایی ترکیب کنند؛ گامی که می تواند منجر به ایجاد کیوبیت های جدید برای رایانه های کوانتومی نسل آینده شود.
یک جهش بزرگ در دنیای علم و فناوری
کشف حالت جدید کوانتومی در گرافن نه تنها یک دستاورد بزرگ در فیزیک مواد است بلکه می تواند نقشی حیاتی در شکل دهی به فناوری های آینده ایفا کند. این کشف با استفاده از ویژگی های پیچیده توپولوژی می تواند به ایجاد رایانه های کوانتومی قدرتمندتر و دقیق تر منجر شود و دریچه ای جدید به دنیای الکترونیک های آینده باز کند.
این خبر توسط سایت همشهری آنلاین منتشر شده و وبپیما صرفا آن را به اشتراک گذاشته است.
منبع: همشهری آنلاین
