Учёные выявили новое квантовое состояние электронов в скрученном графене

Международная команда исследователей сделала значительный вклад, обнаружив уникальное квантовое состояние, при котором электроны проявляют совершенно новый тип поведения в структуре из скрученного графена.

В статье, опубликованной в журнале Nature Communications, описано, как двойной слой графена с небольшим угловым смещением создает условия для возникновения редкого квантового эффекта. Графен, представляющий собой углеродный материал толщиной в один атом, при определенном расположении слоев формирует новые закономерности, аналогично тому, как при наложении двух прозрачных пленок с регулярными узорами появляются новые визуальные эффекты.

Учёным удалось зафиксировать состояние, именуемое «дробным квантовым эффектом Холла 1/3», при котором электроны взаимодействуют так, будто они разделены на три части, что существенно отличается от их обычного поведения. Это явление обусловлено интенсивными кулоновскими взаимодействиями между электронами в различных слоях, при которых сами электроны не могут перемещаться между слоями.

Подтверждение данного открытия было получено через моделирование методом Монте-Карло, которое продемонстрировало физическую природу наблюдаемого явления. Исследования были проведены с использованием оборудования, создающего сильные магнитные поля, предоставленного Обществом Макса Планка в Германии.

«Открытие дробного квантового состояния Холла в новых материалах может оказать существенное влияние на развитие технологий квантовых вычислений», – заявил профессор Гилёнг Чо из Корейского института передовых технологий (KAIST).

Профессор Ёнгвук Ким подчеркнул значимость международного научного сотрудничества в этом исследовании, в котором принимали участие ученые из Японии (NIMS) и Германии. Также он отметил, что есть планы продолжать работу для создания аналогичных условий без магнитного поля.

Это открытие может поспособствовать разработке более эффективных и скоростных электронных устройств, равно как и созданию квантовой памяти для обработки сложных вычислений.

Источник: iXBT